汽车轮速的算法

用增量式光电编码器测量轮速
在目前国内外已有的测量轮速的方法中，常用的测量轮速方法是用离心式转速表测速，用霍尔元件传感器测轮速，用光电编码器测轮速，以及我们在《控制电机》中学过的用微特电机测轮速。

其中用离心式转速表侧轮速和用微特电机侧轮速两种方法需要与车轴同轴连接，测得的信号直接输出到现成的测速仪表中显示出来。

这两种方法虽然理论上简单实现，但是由于需要在车轴上额外增加设备，对于安装来说比较困难，同时也会对车辆的行驶或多或少有影响，所以这两种方法不适合用在滑移率检测装置这类控制系统中。

用光电编码器侧轮速和用霍尔元件传感器侧轮速，这两种方法基本原理相同，都是在转轴上安装一个体积很小的传感器将车轮转动信号转换成脉冲数，通过对于所输出脉冲数的测量来检测汽车轮速。

因为滑移率检测装置是相对精密的仪器，对于误差精度要求比较高，而霍尔元件传感器的精度相对于光电编码器的精度来说比较低，所以选用光电编码器来测量汽车轮速。

我们选用RCI444R 增量式光电编码器作为此装置中用来测量轮速w*r 的传感器，光电码盘随着车轮的转动，其码盘的相对位置发生变化，输出一系列的脉冲信号，然后根据方向和转速变化的脉冲数，用计数器对输出的脉冲数进行计数，最后根据通过固定时间的脉冲数，转换计算得到车轮转动时的角速度w ，又由w*r 得到汽车轮速。

影响汽车轮速计算精度的有w ，和汽车车轮半径r ，而车轮半径r 基本为定制，影响不是太大。

w 的精度与计数器相关，要使得w*r 的精度提高，最重要的是要提高计数器的精确性。

对于增量式光电编码器的测速方法，我们在《传感器与检测技术》的课程中已经学过，有M 法，T 法。

M/T 法，M 法适合测量告诉，T 法适合测量低速，M/T 法适合测量高低速，并且精度相对来说还是较高的。

由于汽车车速可能是高速也可能是低速，所以我们选择M/T 法。

M/T 法测速原理是：通过同时测量光电编码器输出脉冲的数目和时间间隔，并将它们相除后得到汽车轮速。

但是考虑到如果汽车长时间处于低速运行时，会使测量时间增长。

这对于要实时测量汽车滑移率的装置来说是无法接受的，可能会影响滑移率的计算速率。

因此用M/T 法测量汽车轮速信号会有移动的局限性。

所以我们必须对M/T 法进行改进。

首先我们知道M/T 法测速是在固定的周期里面计量光电编码器的脉冲数，为了改变M/T 法的测量的局限性，我们可以选用不固定的采样周期代替固定的采样周期。

也就是说在M/T 法采样周期T 结束之后继续计时，直到被检测脉冲的下一个周期的上升沿。

把T 和超出T 以外的这段时间t ∆作为新的采样周期。

这样一来，在汽车较长时间处于低速运行时，可以更加准确的测量出汽车的轮速。

若被测的光电编码器脉冲数的值M1为整数个光电脉冲，它的增加和减少是不会导致出现误差的。

也就是说汽车在高速或者再低速运行时，汽车车轮的转速大小不会导致计数误差，而是仅仅引起实时采样时间的变动。

但是始终脉冲M2的增加减少会引起较大的误差，因为时钟脉冲的频率远远高于光电编码器的计数频率。

经过这样一个不固定的时间周期的变动，会使测量轮速的精度提高很多，特别是在车速较低的情况下。

原来的M/T 法测速公式是160M n NT
=，而改进过的M/T 法测速公式是1012
6060()M f M n N T T NM ==+∆（r/min ），对于RCI444R 增量式光电编码器来说，N 等于1024，则转速1010226015r 1024256M f M f n M M =
=（/min ）。

综上所述，由增量式光电编码器作为传感器，ＳＴＭ３２单片机作为信号处理器的测量汽车
制动时滑移率的装置，用其测量汽车轮速，它的测量误差在汽车长时间处于低速运行状态时还是较大。

在改进过后的M/T法测速后，该测量汽车轮速方法的精度能够满足其装置的精度要求。

它实现了对高速低速各个速度段的高精度测量，并且又是由光电编码器作为传感器，稳定性好。

改进后的方法测量转速，不仅可以应用在汽车轮速的测量，同时也可以应用在其他的测量转速的设备中，具有很好的发展前景。