利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法，所述的方法包括以下步骤：步骤一、粗略分辨率角度计算；步骤二、精确分辨率角度计算；步骤三、插值分辨率角度计算。本发明专利技术可以通过利用正弦/余弦编码器计算高分辨率位置，计算结果准确，干扰小，便于实现。

Method of calculating resolution position using sine / cosine coder

The present invention discloses a method for calculating the resolution position of a sinusoidal / cosine encoder. The method includes steps: Step 1, rough resolution angle calculation, step two, accurate resolution angle calculation, step three, and interpolation resolution angle calculation. The invention can calculate the high resolution position by using sine / cosine coder, accurate calculation result, small interference and easy realization.

【技术实现步骤摘要】
利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法
本专利技术涉及A/D转换器
，具体涉及一种利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法。
技术介绍
利用正弦/余弦编码器计算高分辨率位置的方法从硬件的角度而言，通常可采用两种方法，这两种方法主要影响对A/D转换器的要求。在“过采样方法”中，正弦和余弦两种信号的采样频率至少应为最大正弦和余弦频率的四倍。增量计数及相位计算由主机处理器上的后续数字信号处理来完成。该方法不需要使用比较器，但要使用高速双采样ADC。常用的“欠采样”方法使用独立的硬件块来计算增量计数和插值增量相位。与第一种方法相比，该方法的优点是ADC的采样频率和带宽更低，因为此方法不会影响增量计数，而仅影响插值相位。但是，欠采样方法需要为每个正弦和余弦各使用一个比较器，以便生成数字正交编码信号A和B，这两个信号会驱动方向递增递减计数器，也称正交编码脉冲计数器。双采样ADC的模拟带宽至少需要等于最大正弦/余弦频率。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法。为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法，所述的方法包括以下步骤：步骤一、粗略分辨率角度计算增量计数从0开始，最大增量计数为incrMAX，其中N为线计数：incrMAX=（4*N）-1；增量位置Φincr的计算公式如下：Φincr［deg］=0其中，incr是实际增量计数，N是总的线计数，Φ0为零度角；步骤二、精确分辨率角度计算正弦信号A和正弦信号B的相位ϕA,B用于将角度值插入两个连续的线计数、或者四个增量步之间，相位ϕA,B使用以下公式计算：ϕA,B［deg］=步骤三、插值分辨率角度计算当根据增量计数incr与相位ϕA,B相符时，总插值角度ΦTOTAL可通过线计数N计算，公式如下：ΦTOTAL［deg］=更进一步的技术方案是所述步骤二中正弦信号A和正弦信号B及增量计数incr同时锁存。更进一步的技术方案是当模拟信号A和模拟信号B与数字信号ATTL和数字信号BTTL之间的相移小于±90°时，则进行校正。更进一步的技术方案是所述校正包括：当增量计数incr%4=3，0≤相位<90时，incr=incr+1，如果incr>4×N–1，则incr=0。更进一步的技术方案是所述校正包括：当增量计数incr%4=3，270≤相位<360时，incr=incr–1，如果incr<0，则incr=4×N–1。更进一步的技术方案是还包括进行低通滤波并改进分辨率和抗扰度步骤。更进一步的技术方案是等效的插值角分辨率的计算方法为：ΦRESOLUTION[bit]=log2(2×N)+ADCRESOLUTION[bit]。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术可以通过利用正弦/余弦编码器计算高分辨率位置，计算结果准确，干扰小，便于实现。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式进行详细描述。根据本专利技术的一个实施例，本实施例公开一种利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法，总插值角位置由粗略角和精确角构成。插值角由实际增量线计数及该增量线范围内的相位决定。增量线范围内的相位源于任何特定时间点的模拟正弦和余弦信号A和B。实际增量计数和实际模拟正弦和余弦信号都必须同时锁存，因此二者应同步。增量计线数提供粗略角，而该增量线范围内正弦和余弦的相位则提供精确角。总插值角由粗略角和精确角构成。具体的，本实施例利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法包括以下步骤：步骤一、粗略分辨率角度计算，增量计数及其确定的增量粗略角可由计数器决定，当模拟正弦和余弦信号A为前导序列时，计数器递增，而当模拟正弦和余弦信号B为前导序列时，计数器递减。数字化处理时，模拟正弦和余弦A和模拟正弦和余弦B的边沿均会计数。因此，一个增量计数相当于信号A和信号B发生90°相移。增量计数从0开始，最大增量计数为incrMAX，其中N为线计数：incrMAX=（4*N）-1；增量位置Φincr的计算公式如下：Φincr［deg］=0其中，incr是实际增量计数，N是总的线计数，Φ0为零度角；，该值由参考标记R确定（若使用）。步骤二、精确分辨率角度计算正弦信号A和正弦信号B的相位ϕA,B用于将角度值插入两个连续的线计数、或者四个增量步之间，相位ϕA,B使用以下公式计算：ϕA,B［deg］=由于仅使用A和B的幅值比（编码器转速与电源电压的常用函数），因此计算结果不会影响最终结果。步骤三、插值分辨率角度计算当根据增量计数incr与相位ϕA,B相符时，总插值角度ΦTOTAL可通过线计数N计算，公式如下：ΦTOTAL［deg］=优选的，正弦信号A和正弦信号B及增量计数incr同时锁存。增量计数与相位及相位象限间关系如下表：进一步的，在实践中，与模拟信号相比，输入到正交编码器脉冲计数器的数字化信号ATTL和BTTL通常会有相移。产生相移的主要原因是比较器的滞后和传播延迟，以及锁存增量计数和采样模拟输入A和B之间的同步不理想。滞后对相移的影响几乎与信号频率无关，但几乎与信号幅值成反比。传播延迟及采样模拟信号与锁存增量计数之间的不理想同步所产生的影响与幅值几乎无关，但与频率成比例。因此，最大相移出现在正弦/余弦编码器频率最大、幅值最小的位置。这意味着每次转换到下一象限时，由于相位滞后的原因，增量计数器不会立即更新，上述因素不容忽视，因此需要采用一种方法来检测并校正这些极端情况。由于增量线数低两位和模拟相位具有不确定性，因此只要相移保持小于±90°，即当模拟信号A和模拟信号B与数字信号ATTL和数字信号BTTL之间的相移小于±90°时，则进行校正。具体的，所述校正包括：当增量计数incr%4=3，0≤相位<90时，incr=incr+1，如果incr>4×N–1，则incr=0。当增量计数incr%4=3，270≤相位<360时，incr=incr–1，如果incr<0，则incr=4×N–1。由于仅使用相位信息来识别象限，因此只需要考虑两种例外情况（即从象限4转换到象限1，或者从象限1转换到4象限时），具体视旋转方向而定。具体的，理想的插值角分辨率是正弦/余弦编码器的线数与双路ADC分辨率的函数。等效的插值角分辨率的计算方法为：ΦRESOLUTION[bit]=log2(2×N)+ADCRESOLUTION[bit]。如果在无插值、使用理想12位双路ADC和16位双路ADC的情况下，可得到的插值角分辨率（线数的函数）。使用16位双路ADC时，如果使用ADC的满量程输入范围，则线数为2048的正弦/余弦编码器的理想分辨率等于28位。位置控制通常不需要如此高的分辨率，但在进行极为精准的速度控制时，特别是在机械速度较低的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：步骤一、粗略分辨率角度计算增量计数从0 开始，最大增量计数为incrMAX，其中N 为线计数：incrMAX= （4*N）‑1 ；增量位置Φincr 的计算公式如下：Φincr［deg］=

【技术特征摘要】
1.一种利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：步骤一、粗略分辨率角度计算增量计数从0开始，最大增量计数为incrMAX，其中N为线计数：incrMAX=（4*N）-1；增量位置Φincr的计算公式如下：Φincr［deg］=0其中，incr是实际增量计数，N是总的线计数，Φ0为零度角；步骤二、精确分辨率角度计算正弦信号A和正弦信号B的相位ϕA,B用于将角度值插入两个连续的线计数、或者四个增量步之间，相位ϕA,B使用以下公式计算：ϕA,B［deg］=步骤三、插值分辨率角度计算当根据增量计数incr与相位ϕA,B相符时，总插值角度ΦTOTAL可通过线计数N计算，公式如下：ΦTOTAL［deg］=。2.根据权利要求1所述的利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法，其特征在于所述的步骤二中正弦信号A和正弦信号B及增量计数incr同时锁存。3.根据权利要求1所述的利用正弦/余弦编码器计算分辨率位置的方法，其特征在于当模拟信号A和模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，
申请(专利权)人：徐州新隆全电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32