編碼器信號的測量和處理是伺服電機(jī)控制的一個重要問題，電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，速度，加速度都是來自于編碼器信號。編碼器脈沖信號測量和處理好了，將會得到準(zhǔn)確的信息，這是控制的基礎(chǔ)。反之將會誤導(dǎo)控制。
一．編碼器脈沖信號：
通常編碼器都有A, B, Z脈沖信號，也有的另外加上有U, V, W脈沖信號。
A, B信號：為電機(jī)位置脈沖信號，通過A, B信號的相位差還可以辨別轉(zhuǎn)向。A和B信號的頻率相同，相位差90°，它們的占空比均為50%，通過電路可以將A, B信號的上升沿，下降沿分別處理成為脈沖，在一個A脈沖周期內(nèi)，出現(xiàn)4個脈沖。Z信號：零位信號，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，在零位會產(chǎn)生Z脈沖信號，為了使Z信號更加可靠，一般規(guī)定只有在A，B信號都為高電平時出現(xiàn)Z信號上升沿才能確定為Z信號有效U, V, W信號: 用于啟動位置的判斷，關(guān)于啟動位置判斷的細(xì)節(jié)，請參考有關(guān)書籍二．A，B信號測量是注意事項：
A, B信號經(jīng)過處理變成4倍頻的脈沖，分別出現(xiàn)在A周期的0°，90°，180°，270°。但是這種理想狀態(tài)是不存在的，通常A, B脈沖的相位差并不正好為90°，A, B脈沖的高電平和電平的時間也不恰好相等?？梢詤⒖季幋a器廠家給出的數(shù)據(jù)。也就是說，4個脈沖的時間間隔并不相等，如果采用T法進(jìn)行測量，必定造成實際轉(zhuǎn)速不變而轉(zhuǎn)速測量值卻有波動的情況，這是必須要避免的問題。
解決這個問題的方法：
1. 做T法測量時，不能使用兩個相鄰的脈沖，而是要用相同信號的相同沿。解釋一下，所謂相同信號比如是A信號，相同沿比如是上升沿，也就是用A的上一個上升沿到A的這個上升沿去進(jìn)行T法測量。也可以用A的下降沿到下降沿，或者B的相同沿。這樣的好處是準(zhǔn)確性獲得保障，壞處是周期是相鄰沿的4倍，增加了延時。
2. 事先對每個沿的間距做測量，并算出修正系數(shù)，進(jìn)行實時修正。這樣做的好處是延時只有上個方案的1/4，壞處是不能確保沿到沿的準(zhǔn)確性，因為各個相鄰脈沖的時間差可能隨電機(jī)角度而改變，在震動強(qiáng)時也可能隨轉(zhuǎn)速而改變。準(zhǔn)確性不能完全得到保證。
三．Z信號測量時的注意事項：
Z信號一旦受到干擾而產(chǎn)生誤判，將會造成同步失敗，電機(jī)電流將迅速增加而造成嚴(yán)重后果。所以對Z信號要格外注意抗干擾處理。我們這里只涉及軟件的處理。
上面講了，Z信號通過A，B，Z之間的相關(guān)性來讓抗干擾能力增加。這種方法將干擾的可能性降低為原來的1/4。但是在干擾嚴(yán)重的高頻斬波的環(huán)境下，這個措施還是不夠的。下面再介紹一種方法，窗口法。窗口法就是在零位附近開個窗口，只有在這個窗口內(nèi)出現(xiàn)的Z信號，并同時滿足A, B, Z之間的電平關(guān)系，才認(rèn)為是Z信號。在窗口外產(chǎn)生的Z信號不予認(rèn)可。舉個例子：采用每圈2500線的編碼器，每圈所產(chǎn)生的4倍頻脈沖為10000個。當(dāng)脈沖達(dá)到9700到10300之間時，Z信號有效，其它時候Z信號均不認(rèn)可。
有的先生可能會提出異議，既然Z信號可能出現(xiàn)干擾，那么A, B信號也同樣會出現(xiàn)干擾。他的這種疑慮是有道理的，確實A, B信號也同樣會受到干擾，造成窗口位置不正確。我是這樣考慮這個問題的，我們所面對的干擾相對有效信號來說，是少量的，否則任何措施都將是無效的。造成干擾的情況和正常情況比較僅僅只占很少的比例，例如100個脈沖只有1個干擾信號。那么可以認(rèn)為A, B信號總體是可靠的，和真實情況相差不大。與其相信Z信號，倒不如更多的相信A, B脈沖的位置積累信息。
有先生還會有疑慮，如果在窗口內(nèi)Z信號受到干擾，那怎么辦呢？那么這時電機(jī)位置在不是零位時被設(shè)置為零位，會造成位置誤差，將會對電機(jī)運轉(zhuǎn)造成影響，但是由于窗口開在接近零位，所以影響不大，在下一次零位校正后就會恢復(fù)。
采取窗口法后，大幅度減少Z信號受干擾的可能性。并且即使偶然受到干擾，也對電機(jī)運轉(zhuǎn)的影響不大，很快就會恢復(fù)。 |