本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種角速度計(jì)算方法及裝置。

背景技術(shù)：

角度傳感器，也稱角位置傳感器，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，用于測量角位移和角速度。

目前業(yè)內(nèi)利用角度傳感器計(jì)算角速度的一般處理方法為：對(duì)在連續(xù)兩次采集時(shí)間獲取的角度值θ[t]與θ[t-1]進(jìn)行差分處理，得到角度差ΔR，在兩次采集時(shí)間的間隔時(shí)間T內(nèi)轉(zhuǎn)子的角速度ω[t]為：ω[t]＝(θ[t]-θ[t-1])/T＝ΔR/T。

角度傳感器的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的角度輸出范圍為[0,2π)，所以角速度ω[t]的最大值為(2π/T)，當(dāng)角速度超過最大值會(huì)導(dǎo)致測量錯(cuò)誤，并且間隔時(shí)間T越大該最大值越小，當(dāng)現(xiàn)有的角速度計(jì)算方法應(yīng)用于高速電機(jī)時(shí)會(huì)存在角速度計(jì)算錯(cuò)誤的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種角速度計(jì)算方法及裝置，角速度為加速度的函數(shù)，將現(xiàn)有速度計(jì)算方法的速度極限問題轉(zhuǎn)化為加速度極限問題，在一般的工業(yè)應(yīng)用場合下，加速度極限都能滿足角速度的計(jì)算需求，提高了角速度計(jì)算的精度。具體技術(shù)方案如下：

一種角速度計(jì)算方法，所述方法包括：

對(duì)當(dāng)前時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值θ[t]；

定義變量θ′[t]，θ′[t]＝θ[t-1]+ω[t-1]，其中，θ[t-1]與ω[t-1]分別為與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間的角度值與角速度；

對(duì)所述當(dāng)前角度值θ[t]與所述變量θ′[t]進(jìn)行算術(shù)相減，獲得當(dāng)前速度變化因子a[t]；

當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述角速度ω[t-1]與所述當(dāng)前速度變化因子a[t]，計(jì)算并輸出當(dāng)前角速度。

優(yōu)選的，所述方法還包括：

當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]不小于預(yù)設(shè)值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

優(yōu)選的，所述當(dāng)前角速度為所述當(dāng)前速度變化因子a[t]的函數(shù)，所述當(dāng)前角速度的計(jì)算公式為：

ω[t]＝ω[t-1]+a[t]；

其中，ω[t]為當(dāng)前角速度，T為當(dāng)前時(shí)間與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間之間的時(shí)間間隔。

優(yōu)選的，所述當(dāng)前速度變化因子a[t]的取值范圍為(0,2π)。

一種角速度計(jì)算裝置，所述裝置包括：

采集單元，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值θ[t]；

定義單元，用于定義變量θ′[t]，θ′[t]＝θ[t-1]+ω[t-1]，其中，θ[t-1]與ω[t-1]分別為與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間的角度值與角速度；

獲取單元，用于對(duì)所述當(dāng)前角度值θ[t]與所述變量θ′[t]進(jìn)行算術(shù)相減，獲得當(dāng)前速度變化因子a[t]；

計(jì)算單元，用于當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述角速度ω[t-1]與所述當(dāng)前速度變化因子a[t]，計(jì)算并輸出當(dāng)前角速度。

優(yōu)選的，所述裝置還包括：

報(bào)警單元，用于當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]不小于預(yù)設(shè)值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

優(yōu)選的，所述當(dāng)前角速度為所述當(dāng)前速度變化因子a[t]的函數(shù)，所述當(dāng)前角速度的計(jì)算公式為：

ω[t]＝ω[t-1]+a[t]；

其中，ω[t]為當(dāng)前角速度，T為當(dāng)前時(shí)間與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間之間的時(shí)間間隔。

優(yōu)選的，所述當(dāng)前速度變化因子a[t]的取值范圍為(0,2π)。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明提供的角速度計(jì)算方法，對(duì)當(dāng)前時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值θ[t]，引入變量θ′[t]，將變量θ′[t]定義為與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間的角度值θ[t-1]與角速度ω[t-1]的和，同時(shí)引入速度變化因子a[t]，將速度變化因子a[t]定義為當(dāng)前角度值θ[t]與變量θ′[t]的差值，根據(jù)當(dāng)前速度變化因子a[t]與角速度ω[t-1]，計(jì)算當(dāng)前角速度，使當(dāng)前角速度為當(dāng)前速度變化因子a[t]的函數(shù)，將現(xiàn)有速度計(jì)算方法的速度極限問題轉(zhuǎn)化為加速度極限問題，在一般的工業(yè)應(yīng)用場合下，加速度極限都能滿足角速度的計(jì)算需求，提高了角速度計(jì)算的精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算方法又一方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例公開的另一種角速度計(jì)算裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算方法，所述方法包括以下步驟：

步驟S101：對(duì)當(dāng)前時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值θ[t]；

具體的，按預(yù)設(shè)時(shí)間間隔對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值θ[t]；所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔為根據(jù)實(shí)際需要預(yù)先設(shè)定的數(shù)值。

步驟S102：定義變量θ′[t]，θ′[t]＝θ[t-1]+ω[t-1]，其中，θ[t-1]與ω[t-1]分別為與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間的角度值與角速度；

可以理解的是，初始角度值、初始角速度、初始速度變化因子以及初始加速度都為0。

步驟S103：對(duì)所述當(dāng)前角度值θ[t]與所述變量θ′[t]進(jìn)行算術(shù)相減，獲得當(dāng)前速度變化因子a[t]；

具體的，當(dāng)前速度變化因子a[t]＝θ[t]-θ′[t]。

所述當(dāng)前速度變化因子a[t]的取值范圍為(0,2π)。

步驟S104：當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述角速度ω[t-1]與所述當(dāng)前速度變化因子a[t]，計(jì)算并輸出當(dāng)前角速度。

需要說明的是，所述當(dāng)前角速度為所述當(dāng)前速度變化因子a[t]的函數(shù)，所述當(dāng)前角速度的計(jì)算公式為：

ω[t]＝ω[t-1]+a[t]；

其中，ω[t]為當(dāng)前角速度，T為當(dāng)前時(shí)間與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間之間的時(shí)間間隔。

所述預(yù)設(shè)值可以根據(jù)實(shí)際需要預(yù)先設(shè)定，當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]小于預(yù)設(shè)值時(shí)，說明當(dāng)前加速度并沒有超出預(yù)設(shè)的極限值，可以準(zhǔn)確的計(jì)算當(dāng)前角速度。

本發(fā)明提供的角速度計(jì)算方法，對(duì)當(dāng)前時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值θ[t]，引入變量θ′[t]，將變量θ′[t]定義為與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間的角度值θ[t-1]與角速度ω[t-1]的和，同時(shí)引入速度變化因子a[t]，將速度變化因子a[t]定義為當(dāng)前角度值θ[t]與變量θ′[t]的差值，根據(jù)當(dāng)前速度變化因子a[t]與角速度ω[t-1]，計(jì)算當(dāng)前角速度，使當(dāng)前角速度為當(dāng)前速度變化因子a[t]的函數(shù)，將現(xiàn)有速度計(jì)算方法的速度極限問題轉(zhuǎn)化為加速度極限問題，在一般的工業(yè)應(yīng)用場合下，加速度極限都能滿足角速度的計(jì)算需求，提高了角速度計(jì)算的精度。

請(qǐng)參閱圖2，所述方法還包括：

步驟S105：當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]不小于預(yù)設(shè)值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

具體的，當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]不小于預(yù)設(shè)值時(shí)，說明當(dāng)前加速度已經(jīng)超過預(yù)設(shè)的極限值，如果繼續(xù)進(jìn)行角速度的計(jì)算會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，此時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)進(jìn)行提示。發(fā)出報(bào)警信號(hào)的形式包括蜂鳴、語音提示、警示燈閃爍等任何一種可以表示報(bào)警信號(hào)的形式。

基于上述本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算方法，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)應(yīng)公開了一種角速度計(jì)算裝置，請(qǐng)參閱圖3，所述裝置包括：

采集單元101，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值θ[t]；

具體的，采集單元101按預(yù)設(shè)時(shí)間間隔對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值θ[t]；所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔為根據(jù)實(shí)際需要預(yù)先設(shè)定的數(shù)值。

定義單元102，用于定義變量θ′[t]，θ′[t]＝θ[t-1]+ω[t-1]，其中，θ[t-1]與ω[t-1]分別為與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間的角度值與角速度；

可以理解的是，初始角度值、初始角速度、初始速度變化因子以及初始加速度都為0。

獲取單元103，用于對(duì)所述當(dāng)前角度值θ[t]與所述變量θ′[t]進(jìn)行算術(shù)相減，獲得當(dāng)前速度變化因子a[t]；

具體的，當(dāng)前速度變化因子a[t]＝θ[t]-θ′[t]。

所述當(dāng)前速度變化因子a[t]的取值范圍為(0,2π)。

計(jì)算單元104，用于當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述角速度ω[t-1]與所述當(dāng)前速度變化因子a[t]，計(jì)算并輸出當(dāng)前角速度。

需要說明的是，所述當(dāng)前角速度為所述當(dāng)前速度變化因子a[t]的函數(shù)，所述當(dāng)前角速度的計(jì)算公式為：

ω[t]＝ω[t-1]+a[t]；

其中，ω[t]為當(dāng)前角速度，T為當(dāng)前時(shí)間與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間之間的時(shí)間間隔。

所述預(yù)設(shè)值可以根據(jù)實(shí)際需要預(yù)先設(shè)定，當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]小于預(yù)設(shè)值時(shí)，說明當(dāng)前加速度并沒有超出預(yù)設(shè)的極限值，可以準(zhǔn)確的計(jì)算當(dāng)前角速度。

本發(fā)明提供的角速度計(jì)算裝置，采集單元101按預(yù)設(shè)時(shí)間間隔對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值θ[t]，引入變量θ′[t]，定義單元102將變量θ′[t]定義為與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間的角度值θ[t-1]與角速度ω[t-1]的和，同時(shí)引入速度變化因子a[t]，獲取單元103將速度變化因子a[t]定義為當(dāng)前角度值θ[t]與變量θ′[t]的差值，計(jì)算單元104根據(jù)當(dāng)前速度變化因子a[t]與角速度ω[t-1]，計(jì)算當(dāng)前角速度，使當(dāng)前角速度為當(dāng)前速度變化因子a[t]的函數(shù)，將現(xiàn)有速度計(jì)算方法的速度極限問題轉(zhuǎn)化為加速度極限問題，當(dāng)前速度變化因子a[t]小于預(yù)設(shè)值時(shí)，說明當(dāng)前加速度沒有超出預(yù)設(shè)極限值的范圍，計(jì)算并輸出當(dāng)前角速度。在一般的工業(yè)應(yīng)用場合下，加速度極限都能滿足角速度的計(jì)算需求，提高了角速度計(jì)算的精度。

請(qǐng)參閱圖4，所述裝置還包括：

報(bào)警單元105，用于當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]不小于預(yù)設(shè)值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

具體的，當(dāng)所述當(dāng)前速度變化因子a[t]不小于預(yù)設(shè)值時(shí)，說明當(dāng)前加速度已經(jīng)超過預(yù)設(shè)的極限值，如果繼續(xù)進(jìn)行角速度的計(jì)算會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，此時(shí)，報(bào)警單元105發(fā)出報(bào)警信號(hào)進(jìn)行提示。發(fā)出報(bào)警信號(hào)的形式包括蜂鳴、語音提示、警示燈閃爍等任何一種可以表示報(bào)警信號(hào)的形式。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。