專利名稱：編碼器干擾控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及伺服電機控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種編碼器干擾控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
伺服電機是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是ー種輔助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機可進(jìn)行速度控制，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。目前，伺服電機被廣泛應(yīng)用于各類自動控制裝置中。在伺服電機系統(tǒng)中，對電機的位置、速度等控制信息通過與電機同軸的編碼器獲 得。然而，由于伺服電機的工作環(huán)境不同，周圍可能存在較強的干擾，例如在高鐵門控應(yīng)用中。若編碼器信號受到干擾，則無法對電機進(jìn)行精確控制。目前的伺服系統(tǒng)主要采用硬件抗干擾電路實現(xiàn)編碼器信號濾波。然而，在ー些復(fù)雜環(huán)境下，硬件電路并不能完全實現(xiàn)濾波，而對于電機反饋信息而言，任何一個數(shù)據(jù)的跳變均會導(dǎo)致電機控制的不穩(wěn)定。特別是當(dāng)電磁環(huán)境較為復(fù)雜時，總線式編碼器的硬件抗干擾電路不能完全實現(xiàn)濾波，這將導(dǎo)致電機運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，甚至異常。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對上述伺服電機因環(huán)境干擾而無法穩(wěn)定控制的問題，提供一種編碼器干擾控制系統(tǒng)及方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，提供一種編碼器干擾控制系統(tǒng)，包括信號獲取單元、第一判斷単元、第一限幅単元及第ニ限幅単元；其中所述信號獲取單元，用于從編碼器獲得位置反饋信號；所述第一判斷単元，用于在當(dāng)前原始增量的絕對值大于前次原始增量的絕對值的η倍時啟動第二限幅單元并在當(dāng)前原始增量的絕對值小于或等于前次原始增量的絕對值的η倍時啟動第一限幅単元，其中η>1，所述當(dāng)前原始增量為當(dāng)前位置反饋信號與前次位置反饋信號之差，所述前次原始増量為前兩次位置反饋信號之差；所述第一限幅単元，用于確認(rèn)所述當(dāng)前位置反饋信號正常并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為當(dāng)前位置反饋信號；所述第二限幅単元，用于確認(rèn)所述當(dāng)前位置反饋信號為干擾量并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為前次限幅信號與前次限幅増量之和，所述前次限幅増量為前兩次限幅信號之差。在本發(fā)明所述的編碼器干擾控制系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括第二判斷単元及第三判斷単元；其中所述第二判斷単元，用于判斷前次位置反饋信號是否為干擾量，并在確認(rèn)前次位置反饋信號為干擾量時啟動第三判斷單元進(jìn)行判斷，否則啟動第一判斷單元進(jìn)行判斷；所述第三判斷単元，用于在當(dāng)前混合增量的絕對值大于之前第m次原始增量的絕對值的k倍時啟動第二限幅單元并在當(dāng)前混合增量的絕對值小于或等于之前第m次原始増量的絕對值的k倍時啟動第一限幅単元，其中k>l，m為大于I的正整數(shù)，所述當(dāng)前混合增量為當(dāng)前位置反饋信號與前次限幅信號之差，所述之前第m次原始增量為之前第m次位置反饋信號與其前次位置反饋信號之差。
在本發(fā)明所述的編碼器干擾控制系統(tǒng)中，所述之前第m次位置反饋信號為距離當(dāng)前位置反饋信號最接近的一次非干擾量。在本發(fā)明所述的編碼器干擾控制系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括電機控制単元，用于根據(jù)當(dāng)前限幅信號進(jìn)行電機運轉(zhuǎn)控制。本發(fā)明還提供一種編碼器干擾控制方法，該方法包括以下步驟步驟(a)從編碼器獲得位置反饋信號；步驟(b)判斷當(dāng)前原始增量的絕對值是否大于前次原始增量的絕對值的η倍，若所述當(dāng)前原始增量的絕對值小于或等于前次原始增量的絕對值的η倍，則執(zhí)行步驟(d)，否則執(zhí)行步驟(C)，其中η>1，所述當(dāng)前原始增量為當(dāng)前位置反饋信號與前次位置反饋信號之
差，所述前次原始増量為前兩次位置反饋信號之差；步驟(c)確認(rèn)所述當(dāng)前位置反饋信號為干擾量并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為前次限幅信號與前次限幅増量之和，然后返回步驟(a)，所述前次限幅増量為前兩次限幅信號之差；步驟(d)確認(rèn)所述當(dāng)前位置反饋信號正常并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為當(dāng)前位置反饋信號，然后返回步驟U)。在本發(fā)明所述的編碼器干擾控制方法中，所述步驟(a)之后包括(al)判斷前次位置反饋信號是否為干擾量，若前次位置反饋信號為干擾量則執(zhí)行(a2)，否則執(zhí)行步驟(b)；(a2)判斷當(dāng)前混合增量的絕對值是否大于之前第m次原始增量的絕對值的k倍，若所述當(dāng)前混合增量的絕對值小于或等于之前第m次原始增量的絕對值的k倍，則執(zhí)行步驟(d)，否則執(zhí)行步驟(C)，其中k>l，m為大于I的正整數(shù)，所述當(dāng)前混合增量為當(dāng)前位置反饋信號與前次限幅信號之差，所述之前第m次原始增量為之前第m次位置反饋信號與其前次位置反饋信號之差。在本發(fā)明所述的編碼器干擾控制方法中，所述之前第m次原始増量為距離當(dāng)前位置反饋信號最接近的一次非干擾量。在本發(fā)明所述的編碼器干擾控制方法中，所述步驟(C)和(d)中還包括使用當(dāng)前限幅信號進(jìn)行電機控制。本發(fā)明的編碼器控制系統(tǒng)及方法，通過對編碼器反饋信號進(jìn)行抗干擾處理，排除反饋信號因環(huán)境干擾而出現(xiàn)的跳變，從而實現(xiàn)對電機的精確控制。本發(fā)明可使伺服電機在現(xiàn)場干擾嚴(yán)重的環(huán)境下平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，較之前性能上顯著提高。


圖I是本發(fā)明編碼器干擾控制系統(tǒng)第一實施例的示意圖。圖2是本發(fā)明編碼器干擾控制系統(tǒng)第二實施例的示意圖。圖3是本發(fā)明編碼器干擾控制方法第一實施例的流程示意圖。圖4是本發(fā)明編碼器干擾控制方法第二實施例的流程示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖I所示，是本發(fā)明編碼器干擾控制系統(tǒng)第一實施例的示意圖。該編碼器干擾控制系統(tǒng)包括信號獲取單元11、第一判斷単元12、第一限幅単元13及第ニ限幅単元14。具體地，上述各単元可位于伺服控制器中，并可以通過軟件、硬件或軟件和硬件的結(jié)合實現(xiàn)。信號獲取單元11用于從編碼器獲得位置反饋信號。上述編碼器與電機同軸，井隨電機轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，從而其輸出信號可實時反映電機轉(zhuǎn)子的位置、速度等信息。第一判斷単元12用于在當(dāng)前原始増量(即當(dāng)前位置反饋信號與前次位置反饋信號之差，當(dāng)前位置反饋信號即為信號獲取單元11從編碼器即時獲取的位置反饋信號，前次位置反饋信號即為當(dāng)前位置反饋信號的前一次位置反饋信號)的絕對值大于前次原始増量(即前兩次位置反饋信號之差)的絕對值的η倍時啟動第二限幅単元14并在當(dāng)前原始増量的絕對值小于或等于前次原始增量的絕對值的η倍時啟動第一限幅単元11。上述的η>1，且η的值越接近I，系統(tǒng)的精度越高。第一限幅単元13用于在第一判斷単元12判斷當(dāng)前原始增量的絕對值小于或等于前次原始增量的絕對值的η倍時，確認(rèn)當(dāng)前位置反饋信號正常并將當(dāng)前限幅信號(即經(jīng)過限幅處理的位置反饋信號)設(shè)為該當(dāng)前位置反饋信號。第二限幅単元14用于在第一判斷単元12判斷當(dāng)前原始增量的絕對值大于前次原始增量的絕對值的η倍時，確認(rèn)當(dāng)前位置反饋信號為干擾量并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為前次限幅信號與前次限幅増量之和，其中前次限幅增量為前次限幅信號與前兩次限幅信號之差。此外，為了避免在出現(xiàn)連續(xù)的干擾量時上述系統(tǒng)出現(xiàn)誤判，在如圖2所示的本發(fā)明編碼器干擾控制系統(tǒng)的第二實施例中，除了包括信號獲取單元21、第一判斷単元23、第一限幅単元26及第ニ限幅単元25タト，還包括第二判斷単元22及第三判斷単元24。第二判斷単元22用于判斷信號獲取單元21獲取的前次位置反饋信號是否為干擾量，并在確認(rèn)前次位置反饋信號為干擾量時啟動第三判斷単元24進(jìn)行相應(yīng)判斷，否則啟動第一判斷単元23進(jìn)行相應(yīng)判斷。第三判斷単元24用于在第二判斷単元22判斷前次位置反饋信號為干擾量時，判斷當(dāng)前混合増量(即當(dāng)前位置反饋信號與前次限幅信號)的絕對值是否大于之前第m次原始増量(即之前第m次位置反饋信號與其前次位置反饋信號之差)的絕對值的k倍，并在當(dāng)前混合增量的絕對值大于之前第m次原始增量的絕對值的k倍吋，使第二限幅単元25確認(rèn)當(dāng)前位置反饋信號為干擾量并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為前次限幅信號與前次限幅増量之和；在當(dāng)前混合增量的絕對值小于或等于之前第m次原始增量的絕對值的k倍吋，使第一限幅単元26確認(rèn)當(dāng)前位置反饋信號正常并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為當(dāng)前位置反饋信號。上述k>l，m為大于I的正整數(shù)，k越接近I，系統(tǒng)精度越高。特別地，上述的之前第m次原始増量為距離當(dāng)前位置反饋信號最接近的一次非干擾量。此外，m也可根據(jù)系統(tǒng)的精度要求及系統(tǒng)環(huán)境自行設(shè)置。當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，出現(xiàn)連續(xù)干擾量的情況極少，因此本發(fā)明第一實施例的系統(tǒng)即可較好地改善伺服電機的運行控制。此外，在上述系統(tǒng)中，還可包括電機控制単元，用于根據(jù)當(dāng)前限幅信號進(jìn)行電機運 轉(zhuǎn)控制。以下假設(shè)信號獲取單元11第i次采樣的絕對位置反饋為P (i)，相應(yīng)的第i_l次絕對位置反饋為P (i-Ι)，經(jīng)過限幅處理后的第i位置反饋信息為(i)，經(jīng)限幅處理的第i-Ι次位置反饋信息為p_limit(i-l),則三個位置增量信息函數(shù)分別為原始增量nz_diff(i)= p(i) _ p(i_l)或 p(i) _ p_limit (i_l)；混合增量mn_diff(i) = p (i) - p_limit(i_l)；限幅增量mk_diff(i)= p_limit(i_l) - p_limit(i_2)或 p(i) - p_limit (i-1)；則當(dāng)采樣的位置反饋信號中只有一個干擾量(即干擾量不連續(xù))時，若上述第一判斷單元12判斷abs(nz_diff (i))大于n*abs (nz_diff (i_l))時(η為大于或等于I的常數(shù)，可設(shè)置，該值越接近I則系統(tǒng)精度越高)，則第一限幅単元13確認(rèn)第i次絕對位置反饋 p(i)為ー個干擾量，·Ρ_1 η (; )的值設(shè)為 p_limit(i-l) + mk_diff(i_l);否則,第二限幅単元14確認(rèn)第i次絕對位置反饋P (i)不是干擾量，并將的值設(shè)為P (i)。在某些極端環(huán)境中，如果采樣的反饋信息中可能連續(xù)出現(xiàn)幾個干擾量時，例如，在出現(xiàn)第一個干擾量時，由于當(dāng)后續(xù)的位置反饋信號也是干擾量時，這兩個干擾量相等，即nz_diff(i) = P (i) - p (i-1) = O,即可能出現(xiàn)誤判。此時,需通過第三判斷單元判斷abs (mn_diff)是否大于k*abs (nz_diff (i_m)) (k、m可設(shè)，其中k大于I, m為連續(xù)出現(xiàn)的干擾的個數(shù))，如果大于則P(i)是干擾量，P_limit(i)應(yīng)等于p_limit(i-l) + mk_diff (i-1);否則，p(i)不是干擾量，p_limit(i)等于 p(i)。如圖3所述，是本發(fā)明編碼器干擾控制方法第一實施例的流程圖。該方法包括以下步驟步驟S31 :從編碼器獲得位置反饋信號。上述編碼器與電機同軸，井隨電機轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，從而其輸出信號可實時反映電機轉(zhuǎn)子的位置、速度等信息。步驟S32 :判斷當(dāng)前原始增量的絕對值是否大于前次原始增量的絕對值的η倍，若當(dāng)前原始增量的絕對值小于或等于前次原始增量的絕對值的η倍，則執(zhí)行步驟S34，否則執(zhí)行步驟S33，其中η>1，當(dāng)前原始增量為當(dāng)前位置反饋信號與前次位置反饋信號之差，前次原始増量為前兩次位置反饋信號之差。步驟S33 :確認(rèn)當(dāng)前位置反饋信號為干擾量并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為前次限幅信號與前次限幅増量之和，然后返回步驟S31，前次限幅増量為前兩次限幅信號之差。步驟S34:確認(rèn)當(dāng)前位置反饋信號正常并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為當(dāng)前位置反饋信號，然后返回步驟S31。同樣地，為了避免在出現(xiàn)連續(xù)的干擾量時上述系統(tǒng)出現(xiàn)誤判，如圖4所示，是本發(fā)明編碼器干擾控制方法第二實施例的流程圖，該方法包括步驟S41 :從編碼器獲得位置反饋信號。步驟S42 :判斷前次位置反饋信號是否為干擾量，若前次位置反饋信號為干擾量則執(zhí)行步驟S43，否則執(zhí)行步驟S44。步驟S43 :判斷當(dāng)前原始增量的絕對值是否大于前次原始增量的絕對值的η倍，若當(dāng)前原始增量的絕對值小于或等于前次原始增量的絕對值的η倍，則執(zhí)行步驟S45，否則執(zhí) 行步驟S46，其中η>1，當(dāng)前原始增量為當(dāng)前位置反饋信號與前次位置反饋信號之差，前次原始増量為前兩次位置反饋信號之差。步驟S44 :判斷當(dāng)前混合增量的絕對值是否大于前之前第m次原始增量的絕對值的k倍，若所述當(dāng)前混合增量的絕對值小于或等于之前第m次原始增量的絕對值的k倍，則執(zhí)行步驟S45，否則執(zhí)行步驟S46，其中k>l，m為大于I的正整數(shù)，當(dāng)前混合增量為當(dāng)前位置反饋信號與前次限幅信號之差，之前第m次原始增量為之前第m次位置反饋信號與其前次位置反饋信號之差。步驟S45 :確認(rèn)當(dāng)前位置反饋信號正常并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為當(dāng)前位置反饋信號，然后返回步驟S41。 步驟S46 :確認(rèn)當(dāng)前位置反饋信號為干擾量并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為前次限幅信號與前次限幅増量之和，然后返回步驟S41，前次限幅増量為前兩次限幅信號之差。在該實施例的方法中，之前第m次位置反饋信號為距離當(dāng)前位置反饋信號最接近的一次非干擾量。在具體應(yīng)用中，上述方法還可包括使用當(dāng)前限幅信號進(jìn)行電機控制。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種編碼器干擾控制系統(tǒng)，其特征在于包括信號獲取單元、第一判斷單元、第一限幅單元及第二限幅單元；其中所述信號獲取單元，用于從編碼器獲得位置反饋信號；所述第一判斷單元，用于在當(dāng)前原始增量的絕對值大于前次原始增量的絕對值的η倍時啟動第二限幅單元并在當(dāng)前原始增量的絕對值小于或等于前次原始增量的絕對值的η倍時啟動第一限幅單元，其中η>1，所述當(dāng)前原始增量為當(dāng)前位置反饋信號與前次位置反饋信號之差，所述前次原始增量為前兩次位置反饋信號之差；所述第一限幅單元，用于確認(rèn)所述當(dāng)前位置反饋信號正常并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為當(dāng)前位置反饋信號；所述第二限幅單元，用于確認(rèn)所述當(dāng)前位置反饋信號為干擾量并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為前次限幅信號與前次限幅增量之和，所述前次限幅增量為前兩次限幅信號之差。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的編碼器干擾控制系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括第二判斷單元及第三判斷單元；其中所述第二判斷單元，用于判斷前次位置反饋信號是否為干擾量，并在確認(rèn)前次位置反饋信號為干擾量時啟動第三判斷單元進(jìn)行判斷，否則啟動第一判斷單元進(jìn)行判斷；所述第三判斷單元，用于在當(dāng)前混合增量的絕對值大于之前第m次原始增量的絕對值的k倍時啟動第二限幅單元并在當(dāng)前混合增量的絕對值小于或等于之前第m次原始增量的絕對值的k倍時啟動第一限幅單元，其中k>l，m為大于I的正整數(shù)，所述當(dāng)前混合增量為當(dāng)前位置反饋信號與前次限幅信號之差，所述之前第m次原始增量為之前第m次位置反饋信號與其前次位置反饋信號之差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼器干擾控制系統(tǒng)，其特征在于所述之前第m次位置反饋信號為距離當(dāng)前位置反饋信號最接近的一次非干擾量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的編碼器干擾控制系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括電機控制單元，用于根據(jù)當(dāng)前限幅信號進(jìn)行電機運轉(zhuǎn)控制。
5.一種編碼器干擾控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟Ca)從編碼器獲得位置反饋信號； 步驟(b)判斷當(dāng)前原始增量的絕對值是否大于前次原始增量的絕對值的η倍，若所述當(dāng)前原始增量的絕對值小于或等于前次原始增量的絕對值的η倍，則執(zhí)行步驟(d)，否則執(zhí)行步驟(c)，其中η>1，所述當(dāng)前原始增量為當(dāng)前位置反饋信號與前次位置反饋信號之差，所述前次原始增量為前兩次位置反饋信號之差； 步驟(c)確認(rèn)所述當(dāng)前位置反饋信號為干擾量并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為前次限幅信號與前次限幅增量之和，然后返回步驟(a)，所述前次限幅增量為前兩次限幅信號之差； 步驟(d)確認(rèn)所述當(dāng)前位置反饋信號正常并將當(dāng)前限幅信號設(shè)為當(dāng)前位置反饋信號，然后返回步驟(a)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的編碼器干擾控制方法，其特征在于所述步驟(a)之后包括 (al)判斷前次位置反饋信號是否為干擾量，若前次位置反饋信號為干擾量則執(zhí)行(a2)，否則執(zhí)行步驟(b)； (a2)判斷當(dāng)前混合增量的絕對值是否大于之前第m次原始增量的絕對值的k倍，若所述當(dāng)前混合增量的絕對值小于或等于之前第m次原始增量的絕對值的k倍，則執(zhí)行步驟(d)，否則執(zhí)行步驟(C)，其中k>l，m為大于I的正整數(shù)，所述當(dāng)前混合增量為當(dāng)前位置反饋信號與前次限幅信號之差，所述之前第m次原始增量為之前第m次位置反饋信號與其前次位置反饋信號之差。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的編碼器干擾控制方法，其特征在于所述之前第m次原始增量為距離當(dāng)前位置反饋信號最接近的一次非干擾量。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項所述的編碼器干擾控制方法，其特征在于所述步驟(c)和(d)中還包括使用當(dāng)前限幅信號進(jìn)行電機控制。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種編碼器干擾控制系統(tǒng)，包括信號獲取單元、第一判斷單元、第一限幅單元及第二限幅單元；其中所述信號獲取單元，用于從編碼器獲得位置反饋信號；所述第一判斷單元，用于在當(dāng)前原始增量的絕對值大于前次原始增量的絕對值的n倍時啟動第二限幅單元并在當(dāng)前原始增量的絕對值小于或等于前次原始增量的絕對值的n倍時啟動第一限幅單元，其中n>1；所述第一限幅單元，用于將當(dāng)前限幅信號設(shè)為當(dāng)前位置反饋信號；所述第二限幅單元，用于將當(dāng)前限幅信號設(shè)為前次限幅信號與前次限幅增量之和。本發(fā)明還提供一種對應(yīng)的方法。本發(fā)明通過對編碼器反饋信號進(jìn)行抗干擾處理，排除反饋信號因環(huán)境干擾而出現(xiàn)的跳變，從而實現(xiàn)對電機的精確控制。
文檔編號H02P6/08GK102664571SQ20121014004
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者劉偉 申請人:深圳市匯川技術(shù)股份有限公司, 蘇州匯川技術(shù)有限公司, 蘇州默納克控制技術(shù)有限公司