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!

 

 




笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 12:11:09
81楼
回复内容:這是你46樓的圖 跟我的一樣嗎
对:刘志斌关于引用 笨鳥慢飛 的回复内容:老劉 辛苦了 畫這些圖還需花不少時間 可惜 4倍頻的由來 完全自己在瞎推瞎想 你若能把任何一個品牌的4倍頻 如你的說法貼出來 我向你說抱歉 並很尊敬喊你劉老師 1、举例说两线编码器,一条刻线1024线;2、一个方波两个沿,一条刻线,上沿构成1024个脉冲,下沿构成1025个脉冲;3、两条刻线,两个方波4个沿,两个上沿,两个下沿,共4列彼此互差90°的1024脉冲;如图内容的回复:


笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 12:13:27
82楼
回复内容:這是你47樓的圖 跟我的圖一樣嗎
对:刘志斌关于4、最好是4条刻线,所有脉冲对应的都是上升沿,极性相同,不需要波形变换,脉冲稳定,电路简单;如图:内容的回复:


笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 12:20:49
83楼

回复内容:
对:刘志斌关于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公告一方法,和我说的如出一辙!内容的回复:


你總算了解什麼是4倍頻

那你承認 44樓 46樓 47樓 的圖是錯了嗎 也不再提4刻線了嗎 敢承認錯了嗎?????!!!!!!

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 12:23:45
84楼
回复内容:
对:刘志斌关于9、1024×4=4096;10、笨鸟还有什么话说?内容的回复:


1024的4倍頻當然4096 這有什麼好驚訝

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 12:28:50
85楼
回复内容:
对:刘志斌关于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!内容的回复:


這個你又犯錯了 方波可4倍頻 怎麼又16倍頻 呢 怎麼改變編碼器的脈衝數 哎 老劉你真的又再胡扯

刘志斌

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发表于:2013-01-04 12:29:26
86楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

……你總算了解什麼是4倍頻 那你承認 44樓 46樓 47樓 的圖是錯了嗎 也不再提4刻線了嗎 敢承認錯了嗎?????!!!!!!


1、两刻线,两列方波,可获得两个上沿脉冲、两个下沿脉冲,就是4个彼此落后90°的脉冲;

2、4条刻线,4列方波,可获得4个上沿脉冲,就是4个彼此落后90°的脉冲;

3、两刻线、4刻线,都同样获得4个彼此落后90°的脉冲,你凭什么说我说的4条刻线是错误的???

刘志斌

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发表于:2013-01-04 12:31:53
87楼
4、你用2刻线,我用4刻线,获得4个彼此落后90°的脉冲,都是对的!

刘志斌

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发表于:2013-01-04 12:36:07
88楼

5、如果你是行家,你会明白我的4刻线的说法还有其它道理:

1)我的4刻线,获得4个上沿脉冲;

2)下沿脉冲和上沿脉冲,实际是反相的,一个是正脉冲,另一个必定是负脉冲;

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 12:36:40
89楼
回复内容:
对:刘志斌关于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;内容的回复:


你又在瞎扯 從軸要同步追蹤踪主軸的位置及速度 (主軸編碼器回饋) 怎能取代 你阿 再把MAP的功能搞清楚 真是瞎扯

刘志斌

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发表于:2013-01-04 12:38:12
90楼
3)这是微分电路的基本知识,如果你具备这个知识,你就不会说我4刻线是错误的,而是说2刻线是错误的;

刘志斌

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发表于:2013-01-04 12:46:22
91楼

4)由于上升沿、下降沿的微分脉冲极性相反,需要将下降沿(或上升沿)微分脉冲用反相器反相,所以电路多了一个反相器;

5)如果反相器没有时间延迟作用,那么只是电路复杂一些;

6)如果反相器有时间延迟作用,那么电机低速运行时,问题不大,高速运行时,这个反相器的时间延迟作用就凸现出来,甚至,会出现下降沿的脉冲与上升沿的脉冲同时出现而丢失,这就是我说的,2刻线光电编码器的高速运行不稳定!

刘志斌

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发表于:2013-01-04 12:50:21
92楼
7)其实我的这个意思早就描述过了,只是你的基础知识差,悟不出来而已,在你看来,4刻线就是我的错误,必须抓住,其实你抓的是2刻线编码器的缺陷!

刘志斌

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发表于:2013-01-04 13:00:52
93楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

……你又在瞎扯 從軸要同步追蹤踪主軸的位置及速度 (主軸編碼器回饋) 怎能取代 你阿 再把MAP的功能搞清楚 真是瞎扯


1、你的错误总是从一个地方出来,那就是基础知识没有,死教条死经验!

2、“從軸要同步追蹤踪主軸的位置及速度”,主轴、从轴都有各自的编码器,主轴的编码器的输出,就是从轴伺服控制的指令脉冲;

3、这个关系你不明白?“瞎扯”你说的最多,我一个也没有说!!!

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 13:04:49
94楼

老劉 2刻線是指 原點一個刻線 及 1024 一個刻線 A B 兩相供用此刻線 若你搞不清楚編碼器的術語 再多的討論都是沒有意義

但我更相信 你是故意的 呵呵 這個台階 不好下 你就慢慢的死撐 為了你的面子

刘志斌

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发表于:2013-01-04 13:26:40
95楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:老劉 2刻線是指 原點一個刻線 及 1024 一個刻線 A B 兩相供用此刻線 若你搞不清楚編碼器的術語 再多的討論都是沒有意義但我更相信 你是故意的 呵呵 這個台階 不好下 你就慢慢的死撐 為了你的面子


1、“2刻線是指 原點一個刻線 及 1024 一個刻線 A B 兩相供用此刻線”,就等着你说这句话,你才说出来了;

2、一条刻线1024 ,再用数字电路变幻出一条,是吧?

3、那这个编码器的解析度就是1024 ,就不能用1024×4=4096,因为4是4个彼此落后90°的实际检测脉冲;

4、你只有一条刻线,用数字电路将1024×2^n

n=1      2048

n=2      4096

n=3      8192

n=4    16384

     ……

刘志斌

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发表于:2013-01-04 13:30:46
96楼

5、n你可以取无穷的,你的这个编码器的解析度还是1024;

6、这个骗人的编码器,就是你说的,不懂的人1和1000一个样!!!

 

刘志斌

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发表于:2013-01-04 13:34:18
97楼

7、你下边这个图,一列方波是刻线产生的,另一列方波是数字电路搞出来的?

 

刘志斌

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发表于:2013-01-04 13:53:20
98楼

1、看看你的这个示波器的波形图;

2、“假设A相黃色 B相藍色 Z向綠色”,笨鸟说A相是刻线产生的,其它是数字电路变换出来的;

3、看着这个示波器的图,你可能觉得很好啊?!没有什么不好?!

刘志斌

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发表于:2013-01-04 14:01:13
99楼

4、实际上笨鸟说A相是刻线产生的,那么这列方波的周期会随着电机转速变化;

5、那么B相得方波,是电子电路变换出来的,这个变化电路的时间延迟是一定的;

6、如果电机转的快时,这个变换电路的时间延迟凸显,由数字电路变换的B相方波与A相的相位关系就不再是现在这个样子了!

刘志斌

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发表于:2013-01-04 14:05:08
100楼
7、更严重的是,B相方波本身不是刻线产生的,而是A相变换出来的,就好像影子一会儿长,一会儿短,随着电机速度在不断变化,那还能用吗?

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