基于FPGA的光栅尺速度插补计算方法
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２１ ０ １年
第 ４ 卷 第 ４期 Ｊ ４ ４月
徽 电机
ＭＩ ＣＲ ＯＭ． ＡＤｒ ２ ． ０１１
基 于 Ｆ Ｇ 的 光 栅 尺 速 度 插 补 计 算 方 法 Ｐ Ａ
韦雄 波 ，艾 武 ，闫 光 亚 ， 肖 鹏
（ 中科 技 大 学 数 字 制 造 装 备 与 技 术 国 家 重 点 实 验 室 ，武 汉 华 摘 ４ ０７ ） ３０ ４
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线 电机控 制 系统 当 中 ，采 用 所 提 出 的 基 于 Ｆ Ｇ 的 ＰＡ
光栅 尺速 度插 补 计算 方法 取得 满 意 的实验 结果 。
１ 测 速 基 本 原 理 和 常 用 方 法
１ １ 基本 原 理 ．
相位 相 差 ９ 。 ０ 的脉 冲波 。每间 隔一 定 的距 离 ，光栅 尺 传感 器还 产 生 一路 ｚ脉 冲信 号 ，用 来 减少 不 同 测 量
０ 引 言
直 线光栅 尺 位 移 传 感 器 是 依 据 相 对 运 动 的 原 理
当两 次 速度 计算 的 时 间 间 隔超 过 运 动 控 制 系统 允 许 的 时间 时 ，反馈 计算 值 只能 运用 上 一 次计 算 值 代替 ， 从 而影 响控 制 精 度 Ｊ 。光 栅 尺速 度 位 移 反 馈 模 块 作
为 闭环 控制 系统 的一 个 部 分 应 用 在 实 际永 磁 同 步直
来产 生 光信 号 ，这 些 信 号 通 过 光 电 器 件 的 转 换 处 理 后检 测 机械 装 置 的 位 移 … 。光 栅 上 均 匀 地 刻 有 透 光
和不 透光 的线 条 ，线 条 数 按所 测 精 度 刻 制 。 为 了判 别 出运 动方 向 ，线 条 被刻 成 相 位 上 相 差 ９ 。 两 路 。 ０的 当读 数 头运 动时 ，光 栅 尺分 别 产 生 Ａ相 和 Ｂ相 两 路
，
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中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ ９ ４ Ｍ ５ ． 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ —８ ８ ２ １ ）４ ０ １ —５ ０ １６ ４ （０ １ ０ —０ １０
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要 ：讨 论 了几 种 基 于 Ｆ Ｇ 的 光 栅 尺 速 度 计 算 方 法 以 及 各 种 方 法 的优 缺 点 ，并 且 根 据 运 动 控 制 系 统 的 需 求 提 出 ＰＡ
了一 种 新 的 基 于 插 补 算 法 的 速 度 计 算 方 法 。实 验 证 明 ，这 种 方 法 具 有 更 好 的实 时 性 ，并 且 克 服 了 运 动 对 象 在 极 低 速 情 况 下 的精 确 速 度 计 算 问题 ，适 用 于 任 何 运 用 光 栅 尺 测 量 并 计 算 运 动 对 象 速 度 的场 合 。 关 键 词 ：Ｆ Ｇ Ｐ Ａ；光 栅 尺 ；速 度 插 补 算 法 ；运 动控 制
第 ４ 卷 第 ４期 Ｊ ４ ４月
徽 电机
ＭＩ ＣＲ ＯＭ． ＡＤｒ ２ ． ０１１
基 于 Ｆ Ｇ 的 光 栅 尺 速 度 插 补 计 算 方 法 Ｐ Ａ
韦雄 波 ，艾 武 ，闫 光 亚 ， 肖 鹏
（ 中科 技 大 学 数 字 制 造 装 备 与 技 术 国 家 重 点 实 验 室 ，武 汉 华 摘 ４ ０７ ） ３０ ４
Ｗ ＥＩＸｉｎ ｂ ｏ ｇ ｏ，ＡＩＷ ｕ，ＹＡＮ ａ ｇ ａ， ＸＩ Ｇｕ ｎ ｙ Ａ０ ｅ ｇ Ｐ ｎ
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０ 引 言
直 线光栅 尺 位 移 传 感 器 是 依 据 相 对 运 动 的 原 理
当两 次 速度 计算 的 时 间 间 隔超 过 运 动 控 制 系统 允 许 的 时间 时 ，反馈 计算 值 只能 运用 上 一 次计 算 值 代替 ， 从 而影 响控 制 精 度 Ｊ 。光 栅 尺速 度 位 移 反 馈 模 块 作
为 闭环 控制 系统 的一 个 部 分 应 用 在 实 际永 磁 同 步直
来产 生 光信 号 ，这 些 信 号 通 过 光 电 器 件 的 转 换 处 理 后检 测 机械 装 置 的 位 移 … 。光 栅 上 均 匀 地 刻 有 透 光
和不 透光 的线 条 ，线 条 数 按所 测 精 度 刻 制 。 为 了判 别 出运 动方 向 ，线 条 被刻 成 相 位 上 相 差 ９ 。 两 路 。 ０的 当读 数 头运 动时 ，光 栅 尺分 别 产 生 Ａ相 和 Ｂ相 两 路
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中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ ９ ４ Ｍ ５ ． 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ —８ ８ ２ １ ）４ ０ １ —５ ０ １６ ４ （０ １ ０ —０ １０
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了一 种 新 的 基 于 插 补 算 法 的 速 度 计 算 方 法 。实 验 证 明 ，这 种 方 法 具 有 更 好 的实 时 性 ，并 且 克 服 了 运 动 对 象 在 极 低 速 情 况 下 的精 确 速 度 计 算 问题 ，适 用 于 任 何 运 用 光 栅 尺 测 量 并 计 算 运 动 对 象 速 度 的场 合 。 关 键 词 ：Ｆ Ｇ Ｐ Ａ；光 栅 尺 ；速 度 插 补 算 法 ；运 动控 制