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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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!

 

 




笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-03 18:16:33
61楼

老劉 你在百度 搜索4倍頻就可以看到著個圖 哪4倍 t1 t2 t3 t4   

A與B 我們通稱兩路訊號 或稱A相 B相   呵呵 相 不等於 刻線      長線驅動 也不等於4刻線

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-03 18:29:00
62楼

老劉我在提醒你一次

你主樓貼的圖叫做主隨跟從MAP架構圖 方波的接口來自主軸(變頻虛擬軸) 弦波來自CT自己的伺服軸(從軸)而16的圖所累加起來就是我們講的Mapping 當然 N越多此系統的精度越高

 此MAP 包括位置 包括線速度 傳統做法就是建立表格

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-03 18:38:30
63楼
从伺服工作的基本原理来解析编码器信号处理的过程 你這主題是錯誤

刘志斌

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发表于:2013-01-03 21:41:41
64楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

老劉 你在百度 搜索4倍頻就可以看到著個圖 哪4倍 t1 t2 t3 t4   A與B 我們通稱兩路訊號 或稱A相 B相   呵呵 相 不等於 刻線      長線驅動 也不等於4刻線


1、从你给的图我们看出,两条刻线对应两列方波,在方波的上升沿、下降沿,形成4个彼此相差90°的位置脉冲;

2、所有编码器,都使用这种4脉冲叠加合成的方法,获得高分辨率编码器的!

3、由于上、下沿微分脉冲极性相反,所以两刻线的4脉冲极性不同,电路倒相有延迟,会影响高速特性;

4、4刻线、NS两磁迹正余弦波,得到的4脉冲完全对称,相差90°,信号电路简单,高速性能好,这个你还没有想明白!

 

刘志斌

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发表于:2013-01-03 21:43:48
65楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:老劉我在提醒你一次你主樓貼的圖叫做主隨跟從MAP架構圖 方波的接口來自主軸(變頻虛擬軸) 弦波來自CT自己的伺服軸(從軸)而16的圖所累加起來就是我們講的Mapping 當然 N越多此系統的精度越高 此MAP 包括位置 包括線速度 傳統做法就是建立表格


1、你可以讲一下这个电路的工作原理,让大家听听你的观点!

2、或者你贴一个伺服的图出来,给大家讲讲!



刘志斌

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发表于:2013-01-04 00:41:50
66楼

3、征说是“欧系某款驱动器的编码器信号处理框图”,你贴一个台湾的图出来,大家瞧瞧!

控制了成功

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发表于:2013-01-04 07:59:17
67楼
楼上老师的见解学习了

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 10:11:45
68楼
5、笨鳥慢飛,你仔细看看这些脉冲图的关系,你会很快明白过来的!

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 10:17:01
69楼

這就是我們實做的圖 A相黃色 B相藍色 Z向綠色

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 10:41:50
70楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:老劉我在提醒你一次你主樓貼的圖叫做主隨跟從MAP架構圖 方波的接口來自主軸(變頻虛擬軸) 弦波來自CT自己的伺服軸(從軸)而16的圖所累加起來就是我們講的Mapping 當然 N越多此系統的精度越高 此MAP 包括位置 包括線速度 傳統做法就是建立表格


1、你可以讲一下这个电路的工作原理,让大家听听你的观点!

2、或者你贴一个伺服的图出来,给大家讲讲!

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老劉 你又再轉移話題 上面已經簡易介紹就是通訊網話的哪個圖 征應該是做伺服 主隨跟從他可能不是很清楚 連通訊網都說他是初學者 

不是我要洩你的氣 連簡單的編碼器你都搞不清楚 還想搞電子凸輪這樣高階的運動控制 這樣的設備都可以跑到線速度幾百米/分 可不是幾十米 精度可以控制到0.005mm

刘志斌

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71楼

1、这是笨鸟自己贴的图;

2、我们看到这个编码器有A、B两条刻线形成的两列方波;

3、检测这两列方波的上沿、下沿,可得到4个彼此相差90°的脉冲;

4、所以这个编码器获得高解析度的工艺方法,和我说的如出一辙!

刘志斌

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发表于:2013-01-04 11:11:53
72楼

5、笨鸟你自己说说,你的图在t1、t2、t3、t4时刻得到的4个检测脉冲,其相差是不是90°?

6、这个编码器1圈可以输出t1这样的脉冲,例如是1024个;

7、这个编码器1圈可以输出t1、t2这样的脉冲,例如是2024个;

8、这个编码器1圈可以输出t1、t2、t3、t4这样的脉冲,例如是4096个

刘志斌

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发表于:2013-01-04 11:14:29
73楼

9、1024×4=4096;

10、笨鸟还有什么话说?

刘志斌

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74楼

11、如果你把这个编码器的输出脉冲经过乘法器×2^n,获得的倍频脉冲数就不是编码器的解析度了,例如4096×16=65536,这个编码器的解析度还是4096,而不是65536!

12、用电子电路的分、倍频,不能改变编码器的解析度,可以改变脉冲数,例如可以将脉冲数4096改变成65536,解析度还是4096!

刘志斌

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75楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

…… 主隨跟從他可能不是很清楚 連通訊網都說他是初學者  ……


1、主从跟随的特点是,它有一个给定编码器,然后有一个我们大家说的反馈编码器;

2、给定编码器为“主”,反馈编码器为“从”;

如图:


 

 


 

刘志斌

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76楼

 

 

刘志斌

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发表于:2013-01-04 11:46:19
77楼

3、主从控制,和伺服相比,伺服给定的指令脉冲数,被主动编码器输出的指令脉冲所取代!

4、只要将“征”给的图中,另一个计数器就是最右边的N0.of signal period,改成用户设定给定,为主动编码器给定就可以了;

刘志斌

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发表于:2013-01-04 11:51:14
78楼

5、人的知识,都是学来的,包括笨鸟自己,主从控制只是个给定方式的改变,有什么难的?!

 

刘志斌

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79楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

…… 不是我要洩你的氣 連簡單的編碼器你都搞不清楚 ……


1、我说的那么清楚,你还要乱说,你还不明白,是你自己“連簡單的編碼器你都搞不清楚”!

2、一个出厂的编码器的解析度是确定的,是无法提高的;

3、一个出厂的编码器的输出脉冲数,可以通过数字电路加以随意改变,但是再改变编码器生产工艺决定的解析度不会变!

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 12:08:07
80楼
引用 刘志斌 的回复内容:1、我说的不是那一个品牌,也不是说编码器还有什么特殊信号,我是说大家说的“4”的来历;2、不管光电编码器是2线、4线,不管是正余弦编码器,只要说4,就是有4个相同的彼此落后90°周脉冲;3、把4个相同的彼此落后90°的周脉冲,叠加在一起就是编码器最大输出周脉冲数,如下图



呵呵 這是你44樓貼的圖 跟我貼的圖是一樣的嗎

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