基于DSP的数字化转台伺服系统数字测速的实现

　　0　引　言

　　随着现代转台伺服控制系统对其动态特性及运动转化提出的要求不断提高,对系统的调速精度、调速范围和改善低速平稳性等方面的要求也相应地提高.测速装置是速度闭环控制系统中的关键部分,只有其速度分辨能力高于伺服电机的分辨能力,速度闭环才能实现高精度的测量.常用的测速装置可分为两大类:模拟量测速和数字量测速.在转台伺服控制系统中,常用的模拟测速方法是通过测量测速元件的输出电压来得到系统电机的转速.由于该方法必须安装测速机,且其转换精度受A/D位数的限制,故其应用范围被大大地限制了[9].

　　随着计算机技术的发展,以计算机为核心的数字测速应用愈来愈广.其特点是:测量范围宽,工作方式灵活多变,适应面广,具有其它测速装置不可比拟的优越性.

　　1　数字化测速方法原理

　　数字测速元件由光栅尺、光栅盘或光电编码器及检测装置组成.其中光电编码器由于具有耐环境特性优良,不易受尘埃、结露的影响,低惯量、低噪声、高分辨率,高响应性,构造简单等优点,已经广泛地应用在电机回路控制上.

　　以增量式编码器为例,整套测量装置的工作原理为:编码器连接在被测轴上,随着被测轴的转动产生一系列的脉冲,通过检测装置对编码器光栅脉冲进行采集并与时钟进行比较,从而获得被测轴的速度.为了便于计算机控制和提高测速性能,目前的转台伺服控制系统中通常直接采用编码器作为反馈元件,进行数字测速.通过直接测量编码器光栅转动发出脉冲的个数或在相同时间内计数器累计的时钟脉冲个数,来计算电机的转速.根据被测脉冲的个数、测量时间等原始数据的不同,相应的数字测速方法又可分为M法、T法、M/T法、变M/T法等.

　　1) M法(即定时测角法):在规定时间间隔Tg内,通过测量编码器光栅产生的脉冲数来获得被测速度,适用于高速测量场合[4].

　　2) T法(即定角测时法):通过测量编码器光栅相邻两个刻线脉冲的时间间隔来确定被测速度[4].适合于低速测量场合.

　　3) M/T法:同时测量检测时间和在此检测时间内编码器发送的脉冲数来确定被测转速.它克服了M法和T法的局限性,在高/低速时均有较高的测速精度,但检测时间不宜过长+[4].

　　4)变M/T法:是指测速过程中,不仅编码器转速脉冲与高频时钟脉冲随电机转速不同而变化,而且测量时间Tg也是变化的,它将始终等于编码器光栅整数个脉冲信号之和.无论在高速或低速,其检测性能都等于或超过M法或T法[4].

　　5)多周期同步测频法:在给定的闸门信号中填入脉冲,通过必要的计数线路,得到填入脉冲的个数,从而算出待测信号的频率或周期[9].其闸门时间不是固定的值,而是被测信号的整周期倍,即与被测信号同步.