从伺服工作的基本原理来解析编码器信号处理的过程 点击：7441 | 回复：248
一、上面的是征提供的欧系某款驱动器的编码器信号处理框图；
二、我从伺服工作的基本原理来解析编码器信号处理的过程：
引用 东山脚下-骑士军团 的回复内容：这就是典型的闭环控制系统的基本原理
1、这就是典型的闭环控制系统的基本原理 ；
2、通常我们说编码器的刻线数，是指一条刻线的刻线数，例如说，这个编码器的刻线数是1024；
3、那我们会马上意识到，这个编码器的解析度最大就是1024×4=4096；
4、我们还会知道，这个编码器周反馈脉冲数有三种可以由用户选用1024、2048、4096；
5、这个图中有两个计数器，一个是编码器反馈脉冲的计数器，也是伺服当前实际位置的计数器，即图中Free-running position counter，他的读数就是伺服当前的实际位置；
6、另一个计数器就是最右边的N0.of signal period，这个计数器就是指令脉冲计数器，用户输入的指令脉冲数就储存在这个计数器中，伺服运行中，它的读数就是距离目标控制位置或者简单说距离终点的指令脉冲数；
7、这两个计数器的读数是互补的，就是说他们的读数的和，等于伺服运行全程的指令脉冲数；
8、这个典型的闭环控制系统中，还有一个非常重要的乘法器multiplication by hardware ；
9、乘数x 2^n,，它的倒数I/2^n就是我们平时说的电子齿轮比；
10、它是联系两个计数器的纽带，就是人民币与美元的换算率；
11、编码器周反馈脉冲数×2^n=周指令脉冲数
电子齿轮比=1/2^n=编码器周反馈脉冲数/周指令脉冲数
12、伺服的一个控制过程，就是当前位置反馈脉冲计数器的读数，由零到终点位置的读数；
13、伺服的一个控制过程，就是目标位置指令脉冲计数器的读数，由起点指令脉冲数到终点位置的零读数；
14、关于 Fine resolution 高分辨率高解析度脉冲数，它是1个n位数，等于n-1、n-2、…、0；
15、这个n位数的脉冲数等于指令脉冲数÷2^n的余数，例如
1）周指令脉冲数65536；
2）编码器周脉冲数=4096；
3）2^n=16，即 周指令脉冲数65536=编码器周脉冲数4096×2^n
4）指令脉冲数=65536λ
5）Fine resolution脉冲数=65536λ÷16的余数，是1～15个，n=4；
14、关于 Fine resolution 高分辨率高解析度脉冲数，它是1个n位数，等于n-1、n-2、…、0；
15、这个n位数的脉冲数等于指令脉冲数÷2^n的余数，例如
1）周指令脉冲数65536；
2）编码器周脉冲数=1024；
3）2^n=64，即 周指令脉冲数65536=编码器周脉冲数1024×64
4）指令脉冲数=65536λ
5）Fine resolution脉冲数=65536λ÷64的余数，是1～63个，n=6；
16、征说“Fine resolution 部分： 对4倍频的光电编码器而言，这个位域占用两位”，是不懂装懂，压根就不知道是怎么回事！
17、征说“2~31的数值是由计数器对倍频的信号自动累加得来的，这一部分表示电机转过的线数。对1024线编码器， 计数范围最大为 2^30/1024 = 1048576 圈”；
18、这个计算用1024就是错误的，应该用4096×16=65536，去除2~31的数值，即
2^30/65536 = …… 圈；
19、就这个伺服位置闭环图，征从前到后，犯了多少错？表现出对控制原理完全不懂，表现出数量关系不清楚，征得表述就是胡说八道！
三、同时转征对该图的解析如下：
还是费点功夫简单讲解一下， 以光电编码器为例：
1） 左侧的 1 2 图
表示的1 signal period , 表示的是光电编码器的一线输出的AB信号。光电编码器有多少线， 其旋转一周就输出多少个这样的脉冲。这个信号是随着电机转动连续输出的，在一个时刻看AB波形，你不知道电机转在哪个位置上， 只有AB信号的电平情况。
2）multiplication by hardware
图中的x2n， 实际上是错的， 应该是x 2^n, 这属于手册的编写错误
表示的是硬件对AB信号进行倍频， 即细分。对光电编码器就是4倍频， 即n = 2。
光电编码器的AB一个周期即1 signal period 经硬件4倍频后得到4个脉冲，四倍频就是对AB脉冲进行边沿检测。
3）中间的1 2
表示1 signal period 四倍频后得到的信号
4）Free-running position counter
表示的是位置计数器
这个位置计数器是由硬件来实现的， 由硬件根据3）中的脉冲序列来进行加减计数的。
计数方向即 加计数或减计数是由 AB信号的先后顺序决定的。不清楚的可以去百度搜搜， 就清楚了
5） P0410.1
是配置参数， 是否需要对计数器进行取负， 载调试时根据需要选择是否启用。
6） 最右侧32位的计数值部分
4）中的计数器对4倍频后的脉冲计数，一个脉冲一个脉冲进行记录，
Fine resolution 部分： 对4倍频的光电编码器而言，这个位域占用两位
实际的计数过程如下：
电机转动时，1）中的信号高低高低的连续变化， 经2）硬件4倍频后， 得到一系列的边沿检测后输出（即硬件4倍频）的脉冲信号3），这些脉冲由4）的计数器自动从最低位加减计数。最后得到一个计数值。
如果对这个计数值分析， 低2位表示细分的信号， 2~31位表示的编码器的原始信号。
但请注意一点， 2~31的数值是由计数器对倍频的信号自动累加得来的，这一部分表示电机转过的线数。
对1024线编码器， 计数范围最大为 2^30/1024 = 1048576 圈，如果电机以3000rpm转动， 保证电机转动1048576/3000 = 349.52533333333333333333333333333 分钟， 即大于这么长的时间后计数器翻转， 自动从0开始计数
在位置控制时， 需要的是这个32位计数器的整体数值，不会区分那一部分。
以上是对我提供的图的简要分析， 或者是一个我说明！
引用 刘志斌 的回复内容：1、这个图表示两种编码器：1）方波的为光电编码器，有4条相同位置相差90°的刻线构成；2）sin/cos为正、余弦编码器，有两条N、S相间的磁迹构成；2、每个编码器都可以输出3种对称均匀的刻线数，举例说，1条刻线数是1024线，那么这个编码器它可以输出1）1024线2）2048线3）4096线3、其中4096=1024×4，是1条刻线数的4倍；4、这些都是真正的物理的检测刻线，或者说是“原始”的刻线；5、由于编码器输出的刻线数是三种，所以用户可以自由选择！
哎！
刘老师怎么看的图？
raw position signals 这条线分为上下两部分表示的是两种不同类型的编码器
上面的图上明明标着Incr，表示的是增量式光电编码器，增量式编码器用AB两相信号进行4倍频。
增量式的方波光电编码器用AB两相就够了，没有4条刻线用于倍频！实在不行找个编码器手册看看吧！说4条刻线就外行了！
下面的AB标着sin/cos，正余弦编码器， 也是只有AB两相，进行细分。
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