高速工業(yè)平縫機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法研究
2.1 脈沖計(jì)數(shù)測(cè)量法的精度分析
在脈沖計(jì)數(shù)法的速度測(cè)量中,計(jì)數(shù)脈沖數(shù)M與采樣周期Ts,位置分辨率No相關(guān),當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖從M變化到M+1時(shí),根據(jù)式(1),脈沖計(jì)數(shù)測(cè)量法的速度誤差為:本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/195846.htm
相對(duì)精度為:
顯然,要提高轉(zhuǎn)速相對(duì)測(cè)量精度可以采用較大的采樣周期Ts,或者較高的位置分辨率,并且與電機(jī)的轉(zhuǎn)速n成反比。本系統(tǒng)的調(diào)速范圍為300~8 000 r/min,系統(tǒng)控制律設(shè)計(jì)的采樣周期Ts,為5ms,可以計(jì)算得到各種轉(zhuǎn)速時(shí)的測(cè)量精度,見表1。
表l中的數(shù)據(jù)表明,脈沖計(jì)數(shù)法在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)精度較高。該方法適用于電機(jī)高速運(yùn)行中。
2.2 脈沖周期測(cè)量法的精度分析
脈沖周期法由處理器的時(shí)鐘計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)脈沖m與時(shí)鐘頻率f0、位置分辨率N0相關(guān),當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖由m變化到m+1時(shí),根據(jù)式(2)脈沖測(cè)量法的誤差為:
得到相對(duì)速度精度為:
當(dāng)微處理器時(shí)鐘為,f0=12 MHz,根據(jù)式(6)計(jì)算可以得到各種轉(zhuǎn)速時(shí)的測(cè)量精度見表2。
通過表2可以知道,脈沖周期法的測(cè)量方法在電機(jī)低速范圍內(nèi)測(cè)量精度較高,在高速情況下精度較差。同時(shí),在實(shí)際應(yīng)用中,采用脈沖周期測(cè)量法時(shí),是通過光電編碼器的輸出脈沖引起處理器中斷,如果在高速階段使用該方法,會(huì)導(dǎo)致處理器頻繁中斷,大量耗費(fèi)處理器時(shí)間。
3 高速工業(yè)平縫機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法
根據(jù)以上的精度分析,脈沖計(jì)數(shù)法用于高速范圍,而脈沖周期法適用于低速范圍。對(duì)于轉(zhuǎn)速范圍較大的調(diào)速系統(tǒng),采用以上的任一測(cè)速方法,都難以保全在全調(diào)速范圍內(nèi)有較高的測(cè)速精度,只有將兩種方法組合才能得到較理想的結(jié)果。
3.1 轉(zhuǎn)速的組合測(cè)量方法
將No=720代入式(4),式(6),做出圖1的“精度/轉(zhuǎn)速(S/n)”曲線,圖中S代表精度,用百分?jǐn)?shù)表示,n代表轉(zhuǎn)速。圖中兩條曲線的交點(diǎn)為S0=0.407 4,轉(zhuǎn)速為n0=4 091 r/min。
這表示當(dāng)n>n0,采用的脈沖計(jì)數(shù)法測(cè)速精度可以高于O.407 4%;而當(dāng)nn0時(shí),采用脈沖周期法時(shí)測(cè)速精度也能高于O.407 4%。
所謂組合測(cè)速法即是當(dāng)轉(zhuǎn)速大于n0時(shí)使用脈沖計(jì)算法,而當(dāng)速度小于n0時(shí)使用脈沖周期法,保證整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)測(cè)試精度高于S0。
3.2 測(cè)量方法的切換
采用組合測(cè)量的方法需要在圖1的兩條曲線的交點(diǎn)處對(duì)速度測(cè)量進(jìn)行切換,但是在實(shí)際的編程過程中,考慮到在某些情況下,轉(zhuǎn)速可能會(huì)在n0處反復(fù)切換,這樣會(huì)導(dǎo)致測(cè)量方法頻繁切換,影響測(cè)量精度。因此在實(shí)際的編程過程中,采用的方式是設(shè)置了一個(gè)速度測(cè)量切換區(qū)域。
切換區(qū)域可以這樣設(shè)置,n2n0n1。根據(jù)需要,測(cè)量的精度必須小于0.5%,根據(jù)式(4),計(jì)算在n2=3 600 r/min時(shí),測(cè)量誤差為O.462 9%;根據(jù)式(6),在n1=4 400 r/min時(shí),測(cè)量的誤差為0.438 0%。因此實(shí)際的編程中,速度測(cè)量的切換是當(dāng)轉(zhuǎn)速從低速上升到4 400 r/min時(shí),測(cè)速方法轉(zhuǎn)換為脈沖計(jì)數(shù)法,而當(dāng)轉(zhuǎn)速從高速下降到3 600 r/min時(shí)轉(zhuǎn)換到脈沖周期法。這時(shí)全范圍的測(cè)速精度高于O.5%。
4 結(jié) 語
由于需要精確的停針控制,對(duì)高速工業(yè)平縫機(jī)的速度測(cè)量的精度要求較高,本文針對(duì)高速工業(yè)平縫機(jī)提出的速度測(cè)量方法,經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn),證明了該方法的正確性和準(zhǔn)確性,能夠保證速度測(cè)量誤差小于O.5%,滿足系統(tǒng)控制律的需要。
評(píng)論