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
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！
1、只要能心平气和的说话，就好多了，别让人看笑话；
2、你看看下面的图和方程式，那个对？那个错？
3、方波上沿：
1）用上图的式子得
5 = - 0+5
2）用下面的式子得
5 = 0+5
4、方波上沿结束，持续5V：
1）用上图的式子得
5 = -（-5）+0
2）用下面的式子得
5 = 5 + 0
5、方波下沿：
1）用上图的式子得
0= - （-5）+ （-5）
-5 = -5
2）用下面的式子得
0 = 5 + （-5）
-5 = -5
1、这两个图都没有错，这两个回路方程也没有错；
2、在上边的这个图中，电容电压Uc始终是负的，在下边这个这个图中电容的电压Uc始终是正的；
3、两个图的回路电压方程式也不同，各是各的回路电压方程式；
4、例如，你如果用下边的图的回路方程式，去计算上边图的参数，结果就会出现
方波下沿：
1）用上图的式子得
0= - （-5）+ （-5）
-5 = -5
2）用下面的式子得
0 = -5 + （-5）
0 = -2Um
这就是wyb2866255－－-王者之师犯的错误！
5、用上边图，画的电压曲线图如下
6、用下边图，画的电压曲线图如下
7、因为在微分电路时，从电压输出端Uo看进去，电阻的电压是正（非下降沿）的，电容的电压是负的，所以下面的曲线图体现的是微分电路的特征；
8、因为在积分电路时，从电压输出端Uo看进去，电阻的电压是负（非下降沿）的，电容的电压是正的，所以下面的曲线图体现的是积分电路的特征；
引用 ShowMotion 的回复内容：
……这个图表示，在正交编码输入方向不变的情况下，32位计数器会从0计数到2^32-1,溢出后继续从0开始计数。这个锯齿波就是形象描述计数值连续变化的过程。
1、先这样认为吧；
2、那后边的指令脉冲计数器，NO.of signal periods怎么办？
3、当前位置计数器，读数已经几个2^32-1,溢出，后边的计数器也跟着溢出吗？
4、我想，在一个位移控制过程，位置读数与时间的关系能是这样锯齿波吗？
5、等高度可以理解，等间隔等时间可以吗？
6、当前位置计数器，一般的表示方法是一个梯形波，这是你知道的！
7、既然计数器的符号，采用了
波形变换的标识，输入波形有输出波形也应该有；
8、计数器计数溢出，从零开始计数是个常识，也可以说明，没有见过用这种方式表示的；
9、如果认为纵坐标是计数器的读数，那么0、2^32-1应该在纵标轴上标出，而不是写在现在这个位置上；
10、所以把它看成计数器输出波形，2^32-1是输出最大脉冲数，还是正确的，就是说有一万个理由说它是输出波形，而没有一个成立的理由说它是计数器输出读数的波形！
11、说这么多，就是要告诉大家，我的看法是经过思考的，不是随意的！
1、multiplication by hardware 是个硬件构成的乘法器；
2、2n是乘数因子，表示偶数倍；
3、它与波数2^n是两回事，就是说不是1个n；
4、2^n表示波数用2进制计数，计数器Free-running position counter中的32位bits，表示32位2进制计数器；
5、输出波数最高位可计数到2^(32-1)位；
7、我在此贴本贴或者相关帖中，有关乘法器multiplication by hardware 的描述中，把×2n当做×2^n是错误的，请大家注意更正回来，就是说图上的×2n是对的！
8、在这个问题上，我跟着征的解释走，一块儿犯了错，向大家道歉！
引用 ShowMotion 的回复内容：
……这个图表示，在正交编码输入方向不变的情况下，32位计数器会从0计数到2^32-1,溢出后继续从0开始计数。这个锯齿波就是形象描述计数值连续变化的过程。
1、先这样认为吧；
2、那后边的指令脉冲计数器，NO.of signal periods怎么办？
3、当前位置计数器，读数已经几个2^32-1,溢出，后边的计数器也跟着溢出吗？
4、我想，在一个位移控制过程，位置读数与时间的关系能是这样锯齿波吗？
5、等高度可以理解，等间隔等时间可以吗？
6、当前位置计数器，一般的表示方法是一个梯形波，这是你知道的！
7、既然计数器的符号，采用了波形变换的标识，输入波形有输出波形也应该有；
8、计数器计数溢出，从零开始计数是个常识，也可以说明，没有见过用这种方式表示的；
9、如果认为纵坐标是计数器的读数，那么0、2^32-1应该在纵标轴上标出，而不是写在现在这个位置上；
10、所以把它看成计数器输出波形，2^32-1是输出最大脉冲数，还是正确的，就是说有一万个理由说它是输出波形，而没有一个成立的理由说它是计数器输出读数的波形！
11、说这么多，就是要告诉大家，我的看法是经过思考的，不是随意的！
引用 ShowMotion 的回复内容：
……这个图表示，在正交编码输入方向不变的情况下，32位计数器会从0计数到2^32-1,溢出后继续从0开始计数。这个锯齿波就是形象描述计数值连续变化的过程。
1、在一个位移控制过程中，编码器反馈脉冲计数器，是否允许“溢出”？
2、我的回答是，不允许“溢出”，“溢出”就意味着这个伺服位移控制过程失败；
3、那么一个控制过程需要较大位移是怎么办？
4、所以爲了适应一个控制过程较大位移的需要，必须有足够的计数器的计数数位，例如用32位计数器；
5、可是32为计数器，对于解析度65536的编码器，也显得很不够，例如一个3000rpm的电机，只允许运行22分钟就已经溢出
4294967295÷65536=65536转
65536÷3000=22分钟
6、那怎么办？计数器的计数位总是有限的，不能无限增多；
7、其实一个伺服位移控制过程，需要对解析度65536的编码器的每一个脉冲计数吗？
8、我们测量2001毫米的长度，没有人去数毫米的刻线数，只是在数完米的刻线数后再数毫米的刻线；
9、所以伺服控制过程一样，计数器不用去数解析度65536的脉冲，只数圈数，只有在最后1圈的最后几个解析度65536的脉冲计数，和我们测量长度的过程一样，先数米刻线，最后才数毫米刻线！
10、说
表示“32位计数器会从0计数到2^32-1,溢出后继续从0开始计数”，是对伺服控制过程最无知的说法！！！
引用 五代重歼 的回复内容：
既然叫做Free-running position counter,他压根就不需要输出脉冲.计数器要的只是计数值原产品手册上有个注解<5>,写的<5> Generating the two‘s complement.还不够清楚吗?
1、“既然叫做Free-running position counter,他压根就不需要输出脉冲.计数器要的只是计数值”，说这样的话，足以证明你原来狗屁不懂，还立帖骂人？
2、这个计数器就是对编码器反馈脉冲的计数，它的读数就是转子（或者工件的）当前的位置；
3、在计数的同时，它还要把编码器的方波脉冲转换成锯齿计数脉冲，输出给指令脉冲计数器NO.of signal periods，进行减计数，如果它不输出脉冲，怎么进行减计数
4、而位移指令脉冲NO.of signal periods计数器的读数是，伺服电机运行前用户输入的指令脉冲数，即目标位置的位移；
5、当伺服完成一个控制过程结束时NO.of signal periods计数器的指令脉冲数读数变为零，Free-running position counter当前位置计数器的读数变成等于NO.of signal periods用户设定的指令脉冲数，说明电机已经完成指令的位移，到达指令目标位置；
6、就是说NO.of signal periods的读数减少数=Free-running position counter的读数增加数，它们是两个互补的数码，
Generating the two‘s complement！生成两个互补的数码；压根就没有关系！
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