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:2013-01-06 09:50:53
161楼

6、是不是“編碼器的專業領域或運動控制 ……業內的習慣及術語”就是骂人、不讲理、删帖、封嘴

------------------------------

老劉不要亂誣賴人 會罵你已經告知你的原因 是你先罵人 說笨鳥講的 脈衝當量計算公式是騙人 又公然用笨鳥的公式幫人解釋 又竄改我寫的內容 又用最無賴的手段 刪我的帖 才開始被我罵

呵呵 那時罵的可真爽 知道自己做錯 被罵的不敢還口 只能做縮頭老烏龜

你看看其他網友誰被我罵過

xyjin1986

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发表于:2013-01-06 10:41:36
162楼
对伺服,我菜鸟都算不上,只是想学习下怎么修伺服电机的。在论坛中看了很多,更多的还没看懂,就如同波恩的磁极相位对齐一样,我还搞不懂。很感激各位的大方,能让我学习。我想大家能到这个论坛来想的是学习与被学习,能让我们的伺服事业能又快又好的成长起来。大家都不要火气太大了。谢谢了。我继续学习。

刘志斌

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发表于:2013-01-06 10:58:29
163楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

……說你瞎推瞎想 你總算承認 你是瞎子阿?! 兩個圖竟然叫一樣


1、那你说说,你的4路訊號 和我的4列方波信号有什么差别?

2、你之所以敢说不同,原因就只有一个,你的图不是你的,你压根就不理解你贴的图?

刘志斌

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发表于:2013-01-06 11:16:38
164楼

3、笨鳥慢飛你再看看你的图

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-06 12:00:47
165楼

老劉 你真的錯的離譜 你已為方波的4倍頻 就是把AB兩相 再細分4個三角波(方波) 其實4倍頻指是運動控制 內部一個運算指令 他只提供一個參數 讓使用者設定 才可以  X 1, X 2, X 4 最多就4倍 但實際的解析度還是1024 為何計算運動頻率時 4倍是不參與計算

/A是在確認A 當編碼器在旋轉時 輸出A & /A 若記數A為1024 /A為1000 那實際的記數1000

五代重歼

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发表于:2013-01-06 12:14:49
166楼

刘志斌果然很牛,AB正交的编码器4倍频竟然还扯上了微分电路原理,硬生生的让他给4倍频成了尖脉冲!不是一般的牛,这样搞能用才怪!

五代重歼

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发表于:2013-01-06 12:21:32
167楼
咱确实孤陋寡闻见识短浅,只见过4倍频后是方波

刘志斌

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发表于:2013-01-06 12:51:27
168楼

引用 五代重歼 的回复内容:咱确实孤陋寡闻见识短浅,只见过4倍频后是方波


1、检测方波的上、下沿,当然是微分电路,这是电路的基本原理决定的;

2、如果用积分电路,对方波信号进行积分,那得到的是梯形波,而不是方波;

3、自己画的图都不认识,谈什么“孤陋寡闻见识短浅”!

刘志斌

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发表于:2013-01-06 12:54:41
169楼

4、例如电视机的垂直同步信号,就是一个梯形波;

5、例如电视机的水平信号就是一个锯齿波!

五代重歼

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发表于:2013-01-06 13:00:04
170楼

4倍频电路可用下面图中的电路模型来表示,可以用逻辑电路来实现,但一般驱动器的处理器都有编码器接口,外部也许只有脉冲整形电路,脉冲的鉴相和倍频都在处理器中完成

五代重歼

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发表于:2013-01-06 13:05:26
171楼

上图只是一个倍频原理的示意,实际产品没有人还用分立器件去实现,现在的处理器功能都很强大,倍频都在处理器中用软件的方式实现,下图是某处理器的正交编码器接口框图

别再扯什么电视机的什么行频 场频了 什么微分不是脱了裤子放屁吗

刘志斌

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发表于:2013-01-06 13:07:23
172楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

……4倍頻指是運動控制 內部一個運算指令 他只提供一個參數 讓使用者設定 才可以  X 1, X 2, X 4 最多就4倍 但實際的解析度還是1024……


1、我只知道,编码器可以输出3种周反馈脉冲数,例如1024、2048、4096;

2、用户可以通过设定参数,选择编码器的解析度是1024×1=1024、1024×2=2048、1024×4=4096;

3、例如大家经常说的,编码器2500线,解析度最大是2500×4=10000;

刘志斌

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发表于:2013-01-06 13:08:45
173楼
4、 笨鳥慢飛终于变成了一个明火执仗的骗子!

刘志斌

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发表于:2013-01-06 13:18:18
174楼

引用 五代重歼 的回复内容:

4倍频电路可用下面图中的电路模型来表示,可以用逻辑电路来实现,但一般驱动器的处理器都有编码器接口,外部也许只有脉冲整形电路,脉冲的鉴相和倍频都在处理器中完成


1、方波的上、下沿检测只能用微分电路来检测;

2、微分电路检测的波形就是微分电路电容器C的充、放电流与电阻r的乘积,大家叫它尖峰脉冲;

3、那么这个尖峰脉冲的波形可以通过单稳态电路整形为方波脉冲信号;

4、其实,编码器直接输出尖峰脉冲,并不需要整形成方波信号,因为计数脉冲波形一般恰恰需要负尖峰脉冲;

 

刘志斌

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发表于:2013-01-06 13:21:32
175楼
5、请看征的贴图,

 

 

五代重歼

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发表于:2013-01-06 13:25:21
176楼

1、方波的上、下沿检测只能用微分电路来检测;//这简直就是屁话,要处理器干什么用?

五代重歼

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发表于:2013-01-06 13:30:37
177楼
好吧我说错了,计数器的变化的确是在脉冲信号的边沿处动作.但并不是用你所得什么微分电路来检测的.

刘志斌

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发表于:2013-01-06 13:34:49
178楼
6、由于编码器要提供实时电机位置脉冲,所以编码器输出的脉冲强度要足够,电路要简洁要避免脉冲延时,所以不比其它信号如视频、音频需要信号合成处理!

五代重歼

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发表于:2013-01-06 13:41:50
179楼

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,像你这样还故意整成尖脉冲,能被可靠处理才怪.

对脉冲的计数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.

刘志斌

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发表于:2013-01-06 13:43:49
180楼

引用 五代重歼 的回复内容:1、方波的上、下沿检测只能用微分电路来检测;//这简直就是屁话,要处理器干什么用?


1、方波的上、下沿检测只能用微分电路来检测;

2、处理器处理信号也是靠电路来处理的,处理器也是微分电路等组成的,“处理器”三个字不是一个电路,是一个功能块的名字!


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