电机的定点DSP控制中转速测量新方法

赵仁德,曲华龙

(1.中国石油大学(华东)信息与控制学院,山东 东营 257061;2.山东省荣成市华力集团,山东 威海 264300)

1 引言

定点DSP具有成本较低、对存储器的要求较低、耗电少及丰富的专用接口等优点,在现代电机控制系统中得到广泛应用[1]。随着电机调速精度要求越来越高,调速范围越来越大,如何在较大的转速范围内快速准确地检测转速,是电机控制系统需要解决的关键问题之一。光电编码器和DSP性能的提高为高精度转速检测奠定了基础。但在电机调速系统中,DSP是控制系统的核心,测速只是DSP的一部分任务,不宜过多地占用DSP的硬件和软件资源。传统的M 法、T法及M/T法不能适应基于定点DSP的电机数字控制的需要。

本文以Ti公司的 TMS320F2812 DSP为例分析了上述3种传统测速方法存在的问题,提出了一种适合于定点DSP测速的最大绝对和相对误差可控的测速方法,并进行了实验验证。

2 增量式光电编码器与QEP电路

一般来说增量式光电编码器有3路信号输出:A,B和Z。A,B信号正交,相位差90°,超前滞后关系取决于光电编码器的转向。Z信号是光电编码器每转一圈输出的那一个脉冲信号。

光电编码器输出的A,B,Z信号通过光耦隔离、电平转换和整形接到DSP的QEP引脚上[2]。在TMS320F2812中,有2个QEP单元,可以将A,B和Z信号分别接到CAP1-QEP1,CAP2-QEP2和CAP3-QEPI1(或CAP4-QEP3,CAP5-QEP4和CAP6-QEPI2)引脚上。经过 QEP电路,不仅可以得到4倍于A,B信号的脉冲信号QEP-CLK,而且还可以得到电机的转向信号DIR,如图1所示,这都是DSP内部电路完成的功能。

图1 QEP电路的输入和输出信号Fig.1 Input and output signals of the QEP circuit

3 传统测速方法存在的问题

通用定时器2(或通用定时器4)对QEPCLK进行计数,得到以脉冲个数表示的转子角度信息,即转子位置角。……