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:7635 | 回复:248



刘志斌

    
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发表于:2013-01-01 10:43:52
楼主

 

 

 

 

 

、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;

 

、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!

 

 

、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

    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。

2multiplication 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, 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

4Free-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: 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, 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, 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。

 

    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!

 

 




刘志斌

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发表于:2013-01-06 13:46:07
181楼
3、自己刚承认自己说的屁话,“好吧我说错了”臭气还没散!

刘志斌

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发表于:2013-01-06 13:55:33
182楼

引用 五代重歼 的回复内容:

处理高速的脉冲信号时对脉冲波形包括脉冲宽度是有要求的,所以才需要脉冲整形电路,……并不是用你理解的硬件计数电路来实现,所以不适合尖脉冲.




1、请问上述两个计数器那个不是硬件计数电路?

2、你以为你讲神话故事?想什么就有什么?

五代重歼

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发表于:2013-01-06 14:04:25
183楼

是你臭气没散,再重申一次,你说的"方波的上、下沿检测只能用微分电路来检测"就是胡说八道,现在哪个控制器还用你说的这种方法来计数?处理器是对现在使用的单片机/数字信号处理器(DSP)/ARM芯片的统称,不是你说的什么功能块.单片机检测方波的上下沿根本就不用你所的什么狗屁微分电路,也就是说不用微分电路一样能检测出方波的上下沿,所以你说的是屁话.

我之所以认输是不愿在这个问题上和你纠缠下去,因为单片机检测方波上下沿的时候并不对信号进行变化,但计数值确实是在脉冲边沿改变,你爱说尖脉冲就尖脉冲.

五代重歼

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发表于:2013-01-06 14:16:43
184楼

请你瞪大眼睛看清楚,这事你说的锯齿波吗?你不要贻笑大方了,这指的是计数器计数值,上面那条虚线指32为计数器的上限4294967295,下面一条虚线指的是计数器最小值.

刘志斌

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发表于:2013-01-06 14:23:12
185楼

引用 五代重歼 的回复内容:

……你说的"方波的上、下沿检测只能用微分电路来检测"就是胡说八道,现在哪个控制器还用你说的这种方法来计数?处理器是对现在使用的单片机/数字信号处理器(DSP)/ARM芯片的统称,不是你说的什么功能块.单片机检测方波的上下沿根本就不用你所的什么狗屁微分电路,也就是说不用微分电路一样能检测出方波的上下沿,所以你说的是屁话.我之所以认输是不愿在这个问题上和你纠缠下去,因为单片机检测方波上下沿的时候并不对信号进行变化,但计数值确实是在脉冲边沿改变,你爱说尖脉冲就尖脉冲.


1、“什么狗屁微分电路,”,说明你自己才是狗屁,微分电路可是电子电路的经典电路,寸步离不开;

2、你说检测方波上、下沿,不用微分电路,你肯定知道用别的什么电路,为什么不说出来,是不知道还是不想说?

刘志斌

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发表于:2013-01-06 14:29:37
186楼

引用 五代重歼 的回复内容:

请你瞪大眼睛看清楚,这事你说的锯齿波吗?你不要贻笑大方了,这指的是计数器计数值,上面那条虚线指32为计数器的上限4294967295,下面一条虚线指的是计数器最小值.


1、以为你自己是个什么?原来是个白气!

2、请问,上限、下限、上限、下限……干什么?

3、那个方框的对角线上方和下方的标志是什么意思?



五代重歼

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发表于:2013-01-06 14:41:46
187楼

我怕你看不明白,给你表示出来了,我标红线的地方两条虚线,你瞎了吗?

你才白痴我哪里讲错了?2的32次方再减一等于几?那不是32位计数器的计数结果?难道是说的4倍频后的波形锯齿波?!

刘志斌

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发表于:2013-01-06 14:44:00
188楼
不和你辨了!丢份!                             

五代重歼

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发表于:2013-01-06 14:46:35
189楼
我说的上面虚线,下面虚线说的是这里.184楼有标注你想到哪里去了?

五代重歼

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发表于:2013-01-06 14:48:33
190楼

你瞪大眼睛看看那是说的计数结果还是锯齿波?丢人的是你吧!

你去问问发图者本人,丢人现眼还锯齿波!

五代重歼

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发表于:2013-01-06 14:53:56
191楼
引用 刘志斌 的回复内容:引用 五代重歼 的回复内容:请你瞪大眼睛看清楚,这事你说的锯齿波吗?你不要贻笑大方了,这指的是计数器计数值,上面那条虚线指32为计数器的上限4294967295,下面一条虚线指的是计数器最小值.1、以为你自己是个什么?原来是个白气!2、请问,上限、下限、上限、下限……干什么?3、那个方框的对角线上方和下方的标志是什么意思?

呵呵,32位的计数器计数值难道没有上限的限制吗?
32位计数器最大计数结果4294967296,不讲上限难道还能一直往上计数?!

五代重歼

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发表于:2013-01-06 15:04:58
192楼

引用 刘志斌 的回复内容:引用 五代重歼 的回复内容:请你瞪大眼睛看清楚,这事你说的锯齿波吗?你不要贻笑大方了,这指的是计数器计数值,上面那条虚线指32为计数器的上限4294967295,下面一条虚线指的是计数器最小值.1、以为你自己是个什么?原来是个白气!2、请问,上限、下限、上限、下限……干什么?3、那个方框的对角线上方和下方的标志是什么意思?



上面红色是刘志斌的标注,人家图上都讲了232-1 还在说表示输出波形,真是睁眼说瞎话.

PLC酷客

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发表于:2013-01-06 18:57:39
193楼

在整个帖子中学到很多知识 ,谢谢各位的讨论

刘志斌

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发表于:2013-01-06 22:29:56
194楼

1、把这个图解释成输出位置脉冲数与时间的关系,能成立吗?

2、伺服当前位置计数器的读数表示的是伺服当前的位置,能用这个锯齿波这样表示吗?能解释的通吗?

3、这个计数器的方框,对角线的上方是输入方波,对角线下方表示计数脉冲,就是说输入脉冲波形与输出脉冲波形有变换,这种波形变换的符号你们没见过?

4、既然输入测是A、B方波,输出波形是什么?把它理解成表示输出的波形是顺理成章的事!

5、你要看那个2^32-1,就解释不通!

6、这个图表示错误又不是这一处,前边乘法器2n就是错的,应该是2^n才对!

7、把这个锯齿波看成当前位置计数器的读数是解释不通的!是没有意义的!

 

刘志斌

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发表于:2013-01-06 22:31:31
195楼

1、看图要整体看,整体看才能知道它要表示什么?表示的是否合理?表示的是否正确?有没有错误的地方?

2、我看图的时候,也看到它标注的2^32-1,如果把这个锯齿波理解成当前位置的读数,显然是讲不通的,根据他的图整体的表示,应该是个输出波形!这就是我认定它是输出波形的思考过程!

3、我的理解是,它就是计数器的输出脉冲波形,2^32-1表示,这样的脉冲读数最大是2^32-1个

 

刘志斌

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发表于:2013-01-07 10:40:14
196楼

1、说:“什么狗屁微分电路”,“现在的处理器功能都很强大”;

2、只有微分电路能感觉到边沿,能感觉到信号的突变,微分产生的尖峰脉冲的“尖”的意思是,脉冲信号电压的最大值等于突变信号的最大电压;

3、微分尖峰脉冲是很多触发器触发翻转最有效的触发脉冲,这是数字电路的基础知识;

4、有没有比微分电路还要好的边沿检测电路,没有,绝对没有!

5、“……微分电路”,并没有过时,它是构成现代数字电路的坚实基础;

6、不论现代处理器的功能有多强大,都是基础电路的组合或构成,它不会是无中生有、没有原理、想怎么着就怎么着的怪物!

7、就说这个边沿触发器,它能离开微分电路吗?

8、它绝对离不开微分电路,把这个边沿触发器的电路打开,你一定能找到微分电容、电阻的存在!

9、为什么能产生这种“微分电路”过时、把微分电路与现代集成处理器割裂、对立的这种意识?

10、是现代教育的缺失造成的,三岁小孩玩游戏,他认为游戏机可以当饭吃、当衣穿;

11、小孩子看见大人到取款机取钱那么容易,他就想,他长大了不用上班,只要有卡就能有用不完的钱!!!

刘志斌

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发表于:2013-01-07 10:51:37
197楼

12、只要是维修过电子电路的人都知道,集成块的各个脚外围的元件,就是各种特色电路的元件;

13、如果处理器集成电路要用到微分电路、积分电路、滤波电路、振荡电路、……,你一定会的相关脚找到相应的微分电容电阻、积分电容电阻、滤波元件、谐振子、……

刘志斌

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发表于:2013-01-07 10:58:16
198楼

14、如果集成电路出现故障,我们先要分析,是什么电路出了故障,然后去检测相应电路的脚的外围元件是否出了问题!

15、判断外围元件是好的,然后才能怀疑集成电路内部的故障!

16、从外围元件,我们就知道,现代强大的处理器,实际还是基本电路构成的,只是它把所有元件集成化处理的缘故!

刘志斌

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发表于:2013-01-07 11:33:48
199楼

如图,C就是微分电容,R就是积分电阻,这个单稳态电路就是靠R的微分尖峰脉冲触发反转的;

刘志斌

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发表于:2013-01-07 11:34:38
200楼

图中的电容C、电阻R就是微分电路的基本元件;


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