本帖最后由 王昱顺 于 2024-9-26 10:28 编辑
为了让电机转动的更稳定，一般会选择使用编码器进行速度闭环。但是编码器其实也有所适应的输出数据类型。磁编码器 首先，使用编码器可以采集到的一般有三种类型的数据——位置、速度、加速度。 这三种类型里面，不考虑累计误差的问题，从前往后转换会使得数据噪声被放大，也就是更加的不稳定，比如使用位置传感器求速度。而从前往后转换会让数据变得更加平稳，不过也会加剧累计误差。比如使用加速度传感器进行积分得到的速度，往往是带有很大漂移的。 而市面上常见的编码器类型一般都是磁编码器，或者如果要求不高还有用电阻当位置传感器的，比如说一些舵机。磁编码器呢，又大致分为两种信号类型。脉冲形式和数字信号形式。 脉冲形式的分辨率叫XX线，意思是转一圈会输出多少个脉冲，比如说1024线就可以输出1024个脉冲，通常分辨率较低，都是128，512线这样子。数字形式的分辨率就比较高了，一般是按照位数来的，比如12位的磁编码器就是2^12=4096。 正是因为上面两种接口的区别，所以延伸出来了这两种信号的特点——脉冲形式适合作为速度和位置采样，速度采样稳定性较高，准确度较高。而数字形式仅仅适合位置采样，并且一般是作为绝对位置采样出现。 为什么数字形式不适合作为速度采样呢？因为数字形式的编码器数据是靠通讯的来的。通讯就会出现迟滞，就会出现角度变化了，过了好一会才读走。所以如果进行位置变换速度的操作，就会引入很多脉动噪声，导致读出来的速度没办法使用。 不过从抗干扰和精度角度来讲，数字类型的编码器又非常适合作为位置方式的应用。因为数字形式可以进行CRC校验和多次采样的数字比较，一旦有异常值可以及时发现。 使用脉冲手段则并不能分辨出来干扰脉冲和实际脉冲。但是，脉冲可以根据边沿进行准确的时间采样，也就是数据本身带有准确的时间信息，所以十分适合作为速度采样。也算是各有优劣了。 但是，要是就想使用数字形式来读取速度呢？又应该用什么方式提高精度？ 提高编码器分辨率和提高时间的分辨率都十分重要，因为要保证这个公式的上下两部分有效分辨率对等。 因为转动的时候并非完全平稳的一条速度曲线，为了避免采样速度过快使得ds为太小的数值进而导致数值的不稳定。通过实际工作中发现，优先保证ds的数值比较合适，因为保证dt的话，采样率较高可能会造成较大的数据波动，体现起来就是数据毛刺。 举个例子就是ds=5，dt=50us，此时计算v=0.1*3662(编码器系数)=366.2rpm 那么ds稍微变化一些，ds=4，dt=50us，v=292.96rpm，可以看到跨度非常大，变化高达73，这显然是令人不能接受的。 那么根据这个优先保证ds的思想，可以设置一个简单的由P控制的参数。 将角度变化量和0.25圈进行对比，通过累加完成控制dt。 然后通过对dt进行限制最大值（最低采样频率）和最小值（最高采样频率）。通过将dt赋给定时器初值，改变定时器计时时间的方式实现速度采样。
这里给出优化后的实际效果，角度数据是SPI-DMA读取的，速度数据已经是闭环情况。
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发表于 2024-9-26 10:26:38
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