工业缝纫机系统设计

哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书PAGEPAGE3目录第1章绪言 4工业缝纫机的现状与发展 4工业缝纫机的市场前景 4工业缝纫机驱动电机的发展 4工业缝纫机的机械组成 6需求分析与性能指标 7第二章电机选型与驱动方案 8电机方案对比 8直流有刷电机方案 8交流异步电机 8小功率同步电机 8步进电机 9永磁交流电机 9电机具体型号与传动机构选择 10刺线机构的结构分析与运动分析 10传动机构的选取 10电机的期望转速计算 11电机的输出力矩计算 11电机选型 12驱动方案 15桥式逆变电路 15驱动芯片 16驱动框架 18第三章测量元件 19传感器介绍 19旋转变压器 19感应同步器 22编码器encoder 23光栅grating 24霍尔电流传感器HallCurrentSensor. 25测量元件选型 25位置测量 25速度测量 29电流测量 30第四章控制系统 32三闭环PID控制策略 32制动方式 33工业缝纫机制动方法介绍 33制动方式选择 33第五章总结 35系统评价与结论： 35参考资料： 35第1章绪言工业缝纫机的现状与发展工业缝纫机的市场前只能用于简单的工序缝制到现在能满足所有缝制生产工序要求180060～70450多万台，主要由中国生产；多功能家用缝纫机约500多万台，主要产地有中国（包括台湾地区）、日本和巴西；平缝机系列约400多万台，包缝机系列也有300多万台，主要产地有中国（包括台湾地区）、日本、德国、意大利和韩国等；绷缝机系列有几十万台；其他特种缝纫机包括钉口机、锁眼机、套结机、暗缝机、刺绣机、封包机及一些具有独特功能的缝纫机械有近百万台。综上所述，可以看出缝纫机具有广阔的市场前景。工业缝纫机驱动电机的发展随着工业缝纫机的不断发展，驱动工业缝纫机的电动机及其控制技术也在不断地发展，到目前为止已经有四代产品，即摩擦片式异步电动机（离合器电机）混合步进式电动机和交流伺服电动机80年代后期开发应用以来，因点是高速区调速特性软，不能全速运行；低速区调速效率比较低。交流伺服电动机主要由伺服电机（PMSMBLDCM）的转速，松开踏板，伺服控制器根据光学编码器的位置信号，把缝纫机停在设定的位置。1：10000工业缝纫机上。哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书PAGEPAGE7（俗称节能电机），产品有一定的节能效设计。针杆和挑线装置、压脚装置、送料装置、膝控提升装置、倒缝装置、旋梭装置、穿缝纫机的结构精巧、紧凑，而且复杂，多针杆和挑线装置、压脚装置、送料装置、膝控提升装置、倒缝装置、旋梭装置、穿缝纫机的结构精巧、紧凑，而且复杂，多个电机控制多个不同的功能单元，因此本图1.2-1S-7300A工业缝纫机文仅对针头的伺服控制进行设计与实现，也就是刺线装置的伺服机构。以日本Brother公司生产的S-7300A个电机控制多个不同的功能单元，因此本图1.2-1S-7300A工业缝纫机文仅对针头的伺服控制进行设计与实现，也就是刺线装置的伺服机构。以日本Brother公司生产的S-7300A工业缝纫机为例，右侧是此缝纫机的外形图。配合，进而完成缝纫工作。需求分析与性能指标表1.3-1是S-7300A的基本参数表，参照此缝纫机的相关参数，同时参照一些文献的设计指标，我们列出了如下指标要求。首先，工业缝纫机要求·200ms；·100ms；·要求缝纫机停位精度控制在皮带轮对应的上下针位±2.50mm以内，缝纫机的定位精度要求在上下针位±3度范围以内；·制动后缝纫机从高速到停止动作连惯，没有滞后的痕迹；·缝纫速度起码能达到2000sti/min。表表1.3-1S-7300A的基本参数表哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书PAGEPAGE9第二章电机选型与驱动方案电机方案对比面对不同的电机方案进行具体的对比分析。直流有刷电机方案交流异步电机小功率同步电机（永磁式和磁阻式存在启动困难的缺陷，需要辅助电机、异步或远不能满足缝纫机要求的千转级转速。步进电机3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一0.72°、0.36°实用。最后，步进电机的最高工作转速一般在300—600rpm，不能满足缝纫机的高转速需求。永磁交流电机2000rpm—3000rpm，非常适合缝磁结构，而非电励磁，因此耗电显著降低，节约能源。但是永磁交流电机还分为无刷直流电机（BLDCM）和永磁同步电机（PMSM），目前市场上的趋势是无刷直流电机正在取代传统的离合式缝纫机，之所以主流不是PMSM，是因为PMSM的控制器成本太高，更适合于高精度驱动伺服系统，普通的中高档的工业缝纫机无需采用PMSM电机。综上所述，本文选择无刷直流电机作为工业缝纫机的刺线机构伺服电机。哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书PAGEPAGE102.2.2缝纫机刺线机构的结构与结构简图电机具体型号与传动机构选择刺线机构的结构分析与运动分析线机构的结构与结构简图。图2.2.1缝纫机刺线机构的结构与结构简图(7)(6号件)上下往复运动，从而实现电机的旋转运动到机针号件）的上下往复运动。2.2.2传动机构的选取工业缝纫机的传动机构一般选择同2.2.2传动机构的选取工业缝纫机的传动机构一般选择同题。右图是日本Brother公司生产的哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书PAGEPAGE11同步带为图中的14号零件。目前，缝纫机内部多采用电机侧皮带轮与缝纫机主轴皮带轮直接用皮带互联，称为直接驱动，因此，我们也采用这个传动方式，进而设减速比i=1.1。电机的期望转速计算机针部分转速计算根据缝纫机的参数表，可以得到针杆行程为31mm，需求的针速为2000sti/min，这样可以得到需求的针杆的平均速度为

𝑉𝑧

=31×2000×2=2.07m/s60×1000主轴转动一周，针杆上下往复运动一次。根据此关系，可得ω1𝑅1=𝑉2 𝑧其中ω1是主轴的角速度，𝑅1是主轴半径，这里取𝑅1=2𝑐𝑚，因此可算出=206.7𝑟𝑎𝑑/𝑠电机转速计算根据减速比的定义可得

i=ω2ω2=𝑖×ω1=1.1×206.7=227.3𝑟𝑎𝑑/𝑠其中，ω2是电机的转速，经单位换算后，n≈1985rpm。电机的最大转矩计算缝纫机需要电机的起动要轻柔、迅速，而且起动时间小于200ms，据此可以得到启动加速度

𝑎1

=ω2=227.3=1136.8𝑟𝑎𝑑/𝑠20.2对于负载及摩擦产生的功率为

P1=𝑓𝑉哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书对于电机的旋转运动，其功率为

P2=𝑇𝜔其中𝑓为负载及摩擦产生的制动力，大约是15N，V为线速度，T为力矩。P1和P2的功率关系为𝑓𝑉=𝛿𝑇𝜔式中𝛿为效率系数(齿轮、皮带传动：近似0.95)。根据上式换算得电机轴上负载转矩为

=𝑓𝑉=𝑓𝜔𝑅=𝑓𝑅≈0.31𝑁∙𝑚𝛿𝜔 𝛿𝜔 𝛿𝑇𝑚𝑎𝑥

=+iδ

+𝐽𝑙𝑚 δ𝑖2

𝑖𝑎1其中𝐽𝑙=0.0027𝑘𝑔∙𝑚2，是负载的近似转动惯量，𝐽𝑚是电机的转动惯量，与电机转子的尺寸和质量有关。电机选型经过上面的计算可知，电机的选择要满足额定转速n与最大转矩𝑇𝑚𝑎𝑥的要求，此外，额定力矩也要满足一定条件。根据经验，缝纫机电机的额定力

1𝑁∙𝑚1𝑁∙𝑚左右，冬装、厚布料、3𝑁∙𝑚BLDCMTM90-04型号A0421的选型。我们查找了几家公司的不同种类的无刷直流电机，分极数功率P 4P/8PW 400N-m 1.91别计算转动惯量，然后带入最大转矩公式进行验证，最后 额定力矩Kg-cm 19.4选取的型号是韩国WOOJINSERVO公司的TM90-04系列N-m3.82电机的启动力矩下面是我们对该电机性能指标验证的过程。12图2.2.5-2电机局部零件图A0421Kg-cm38.8参数表。电压V24电流A21.5转速RPM2000绝缘等级-B重量Kg3图2.2.5-1TM90电机环境--20℃~40℃/20~80%RH哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书PAGEPAGE14最大转矩（启动转矩）验证寸标注，可以求得电机转子的质量为m=ρv≈1.09kg进而由圆柱体的转动惯量公式可得电机近似转动惯量为𝐽 =1mR2=2.41×104𝑘𝑔∙𝑚 2代入最大转矩公式可得电机的额定转矩关系到电机能否在该力矩下连续运行，而不超过温度限制。电机的额定转矩关系到电机能否在该力矩下连续运行，而不超过温度限制。右图是电机连续运行时的转速曲线与转t0=100𝑚𝑠t050ms是机针在布料25ms是指针重新回到布料上方。t0时间内的运动看作恒转矩运动，转矩大小为电机连续运行

𝑇𝑚𝑎𝑥=3.59𝑁∙𝑚𝑇𝑙相差不大，因此可以这样近似计算。首先计算启动力矩，根据之前的计算可得𝑇1=𝑇𝑚𝑎𝑥=3.59𝑁∙𝑚然后是制动力矩，制动阶段的加速度𝑎2则

=ω2=227.3=2273𝑟𝑎𝑑/𝑠2𝑡3 0.1𝑇3=𝐽𝑚

+𝐽𝑙δ𝑖2

𝑖𝑎−𝑇𝑙=6.1𝑁∙𝑚2 iδ设缝纫机的平均每6s停车一次，即单次工作200针，然后歇停𝑡4=1s，则𝑇𝑟𝑚𝑠

=√𝑇12𝑡1+𝑇22𝑡2+𝑇32𝑡3=0.94𝑁∙𝑚𝑡1+𝑡2+𝑡3+𝑡42.2.5，TM90—A04213.82𝑁200ms内快速启动的需2000rpm3000sti/min1.91𝑁∙综合来看，此电机符合性能指标需求。下图是此电机的零件图。图2.2.5-4电机零件图驱动方案首先，直流无刷电机要有配套的逆变电路来实现基本的换相功能，本电机是三相电机，采用星形接法，而且是二相导通六状态工作，因此逆变电路共有三路桥。在逆变电路中，我们采用NTD32N06首先，直流无刷电机要有配套的逆变电路来实现基本的换相功能，本电机是三相电机，采用星形接法，而且是二相导通六状态工作，因此逆变电路共有三路桥。在逆变电路中，我们采用NTD32N06型号的MOSFET换的工作场合设计，常用于电机控制和桥式电路设NTD32N06的的基本参数如又图所示。其漏极60V32A，可以驱动我们选择的电机。2.3.1-1NTD32N06MOSFET2.3.1-2MOSFET桥式逆变电路为了使BLDC电机速度可变，必须在绕组的两端加可变电压。利用PWM控制技术，哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书PAGEPAGE16PWMDSPPWMPWM波形。然6PWM6个功率管上。驱动芯片VishaySI9979，是无刷直流电动机的专用控制芯片，其内部集成的MOSFETN它7mmSQFPSI9979为无刷电动机控制提供诸如控制信号输入、产生换向逻辑、门驱动输出和保护电路等一些功能。下图是此芯片的电路模块图。图图2.3.2-1SI9979芯片电路模块图下面对此芯片进行简要介绍。首先，供电电压V+的范围是20V~40V，逻辑电压VDD=16V，内部参考电压VREF=4.2V，如下是对图中比较重要的引脚进行的说明：Pins1-3：INA,INB,Pin4:60/120

换相传感器输入传感器60°分布与120°分布片选Pin6:F/R(Forward/Reverse)电机转向片选Pin7:QS(QuadratureSelect)选择低端MOSFET响应PWM信号或低端和高端一起响应PWM信号Pin8:PWMPin9:BRKPin11:Pin17:RT/CTPin19:IS+Pin25:GBCPin26:GTCPin25:SCPin25:CAPC

PWM刹车片选端口错误指示端口RC过流检测端口CMOSFET的栅极驱动（16V/0.1v）CMOSFET的栅极驱动（16V/0.1V）CMOSFET的负电源C相高端MOSFET的正电源（55V）NTD32N06MOSFET搭配使用，下图是SI9979与逆变电路的实际连接图。图图2.3.2-2SI9979与逆变电路连接图MOSFETSi9979Si9979MOSFETSi9979的输出直接驱动，Si9979的高端输出信号通过其内部的浮动电路（自举电路）驱动MOSFET的高端。一旦MOSFET低端导通，浮动电路的电容开始充电并在低端导通时保持到VDDMOSFET低MOSFET高端。驱动框架在控制系统中，DSP通过对传感器返回的位置、速度、力矩信号进行处理，产生相应的PWM、方向和刹车控制信号，然后传递给Si9979驱动板，实现对无刷直流电动机的驱动。此外，Si9979电动机换向逻辑是根据三个霍尔元件返回的位置信号确定的，从而实现无刷电动机的无接触换向。由于Si9979内部逻辑变换需要数字输入，因此电动机输出霍尔Si9979TTLSi9979TTL兼容，即数字信号，因此我们采用了Si9979的TTL上述过程的电路结构如下图所示。图图2.3.3-1驱动方案点，最终选出了一种适合于工业缝纫机伺服系统的传感器。传感器介绍旋转变压器旋转变压器是一种输出电压随转子转角以一定规律变化的交流微特电机——角度测量结构图3.1.1-1旋转变压器的结构工作原理（输出绕组接大阻抗负载时S1S3交流激磁电压，频率f400Hz50Hz。𝑢𝑓=𝑢×sin(2𝜋𝑓𝑡)产生的脉振磁场Φ𝑚，位于S1S3的轴线上。余弦绕组轴线与脉振磁场轴线的夹角为Φ𝑅13为：Φ𝑅13=Φ𝑚cos𝜃 3.1.1-2空载运行时的正余弦旋转变压器该绕组感应电势有效值为：绕组R2R4（正弦绕组）:

E𝑅13=E𝑅cos𝜃Φ𝑅24=Φ𝑅sin𝜃E𝑅24=E𝑅sin𝜃根据变压器原理，输出绕组的感应电势的最大有效值为：𝐸𝑅=4.44𝑓𝑊𝑅Φ𝑓=𝑘𝑢𝑓分量，交轴磁密使磁场发生了改变。转子电流产生的磁势为𝐹𝑅13=𝐼𝑅𝑊𝑅转子电流为：𝐼𝑅=

𝐸𝑅13𝑍𝐿𝑍13

=cos𝑍𝐿𝑍13

（1）因此负载电流越大，交轴磁势引起的输出误差也越大。对磁势进行分解，交轴磁势为：图3.1.1-3转子电流磁密分解图=sin𝜃=sin𝜃 （图3.1.1-3转子电流磁密分解图联立（1）（2）：𝐸cos𝜃 𝐸𝑊sin2𝜃𝐹𝑅13𝑞=𝑍𝑅

𝑍 sin𝜃=

𝑅𝑍)𝐿 13 13θ不同，交轴磁势和磁密也不同。当θ=45°时，达到最大值，负载特性与空载特性之间出现最大偏差。交轴分量无法抵消，它不会在定子绕组中感应出电动势，但会在转子绕组中感应出电动势。感应电势为𝐾𝑒=4.44𝑓𝑊𝑅

𝐸𝐿𝑅13𝑞

=𝐾𝑒Φ13𝑞sin𝜃=𝐾𝑒Φ13𝑠𝑖𝑛2𝜃图3.1.1-2副边补偿图3.1.1-2副边补偿图3.1.1-5副边补偿时的磁势分解余弦绕组交轴磁势𝐹𝑅13𝑞

=𝐸𝑅𝑊𝑅sin2𝜃2(𝑍𝐿+𝑍13)正弦绕组交轴磁势𝐹𝑅24𝑞

=sin2(𝑍′+𝑍)24𝐿24𝐿交轴磁势完全抵消的条件是𝑍′=𝑍𝐿，经补偿后的旋变能实现：角度测量，进而进行速𝐿度测量。优缺点：优点：除了测角外，还可以用于解算，用途多构造简单，成本较低；对使用环境要求低（60000r/min（光电3000r)；有绝对位置信号输出；处理电路相对简单。缺点：精度较低。主要技术参数额定电压；额定频率；变比；输出相位移；开路输入阻抗（空载输入阻抗）。误差函数误差；零位误差；线性误差（针对线性旋转变压器）；电气误差（评价数据传输用旋转变压器性能的主要指标）。感应同步器感应同步器是一种将角位移和线位移变换为电信号的高精因此下面主要介绍直线式感应同步器。直线式感应同步器由定尺和滑尺两部分组成，滑尺比定尺短。图3.1.2图3.1.2滑尺定尺（对长感应同步器而言不同呈正弦、余弦函数变化。Us、Uc鉴相型系统和鉴幅型系统。鉴相式系统：2sc𝑢𝑠=sin𝜔𝑡𝑢𝑐=sin𝜔𝑡−𝜋)2单相绕组上感应的电势𝑒2𝑠=𝑘𝑈𝑚sin𝜃𝑒cos𝜔𝑡,𝑒2𝑐=𝑘𝑈𝑚cos𝜃𝑒sin𝜔𝑡应用叠加原理可知单相绕组总感应电势𝑒2=𝑒2𝑠+𝑒2𝑐=𝑘𝑈𝑚sin(𝜔𝑡+𝜃𝑒)K—电磁耦合系数，与绕组间最大互感系数有关；𝜃𝑒—滑尺绕组相对定尺绕组在空间的电气相位角。单相激磁式：单相绕组加激磁电压u=−𝑈𝑚cos𝜔𝑡，则单相绕组总感应电势𝑒2=𝑒2𝑠+𝑒2𝑐=𝑘𝑈𝑚sin(𝜔𝑡+𝜃𝑒)鉴幅式系统：根据信号的幅值鉴别电角两相激磁式：给定激磁电压幅值为𝑢𝑠=𝑈𝑚cos𝜃1sin𝜔𝑡,𝑢𝑐=−𝑈𝑚sin𝜃1sin𝜔𝑡其中𝜃1为已知的指令位移角。单相连续绕组的总感应电势为𝑒2=𝑘𝑈𝑚sin(𝜃𝑒−𝜃1)cos𝜔𝑡单相激磁式：给定激磁电压u=𝑈𝑚sin𝜔𝑡单相连续绕组的总感应电势为𝑒2=𝑘𝑈𝑚sin(𝜃𝑒−𝜃1)cos𝜔𝑡优点具有较高精度和分辨力：长精度±1.5mm0.05mm；抗干扰能力强；使用寿命长，维护简单；（定、滑尺不接触）可以用于长距离位移测量；（精度仍保持原单个定尺的精度）；工艺性好，成本较低，便于复制和成批生产。encoder编码器俗称码盘，用来测量转角并把它转换成脉冲或数字形式的输出信号。增量式编码器工作原理n对应的角度增量Δ，就得到相对初始位置的角度—角位移增量nΔ。转角位置称为绝对位置。增量码盘有3个输出端，分别称为A、B和Z。Z相送出的脉冲就是零位脉冲。优点精度高（可用倍频电路进一步提高精度）；构造简单，成本较低；既适合测角也适合测速；无接触测量，可靠性高，寿命长。缺点开机后先要寻零；在脉冲传输过程中，干扰产生累计误差；需要计数器、速度受到一定限制。绝对式编码器绝对式脉冲编码盘是一种绝对角度位置检测装置结构三大部分，旋转的码盘、光源和光电敏感元件。光学码道，每个码道上按一定规律分布着透明和不透明区。工作原理1若被不透明区遮挡，光敏元件输出为“0”。各个码道的输出编码组合就表示码盘的转角位置。优点精度高,无接触，寿命长；开机不需要寻零；没有累计误差；不需要计数器、允许转速高。缺点结构复杂，体积大；价格贵grating（俗称圆光栅）隔相等的密集线纹。结构或栅距，记为。工作原理”。光栅左右移动，莫尔aWθ特别小，莫尔条纹间距Wa放大到莫尔条纹间距W，大大地减轻了光学系统和电子线路的负担。W= 𝑎 =𝑎sin𝜃 𝜃优点精度高（可用倍频电路进一步提高精度）；构造简单，成本较低；既适合位移也适合测哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书PAGEPAGE25速。缺点制；对使用环境要求苛刻，避免震动油污。HallCurrentSensor霍尔元件属于磁敏式传感器，是一种半导体器件，利用霍尔效应制成。霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理尔效应原理，从霍尔元件的控制电流端通入电流并在霍尔元件平面的法线方向上施加磁场强度为B(即霍尔输出大小正比于控制电流I与磁场强度B的乘积。𝑉𝐻=𝐾𝐻𝐼𝐶𝐵sin𝜃𝐾𝐻—霍尔系数，由霍尔元件的材料决定优点

图3.1.5霍尔电流传感器示意图响应时间快、低温漂、精度高、体积小、频带宽、抗干扰能力强、过载能力强。测量元件选型位置测量高，一般选用霍尔元件和码盘来进行测量。考虑到旋转变压器对使用环境要求很低，对噪声、振动、冲击、温度不敏感，相对来说因此最终决定采用码盘作为速度和位置测量元件。哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书哈尔滨工业大学自动控制元件及线路课程设计说明说明书PAGEPAGE26增量式编码器直接将电机角度和位移的模拟信号转换为数字信号，输出有A，B正交脉冲两路，零脉冲Z一路。一般A、B端口每转输出1000～5000个脉冲，Z端口每转输出1个脉冲。Z信号用于校正每转编码器产生的脉冲个数，进一步将误差控制在每一转之内，避免了积累误差的产生。若要区别电机转子旋转的方向，就要根据A，B两路脉冲信号的相位来判断正转和反转。成数据损失，且有误差累积现象。元件选型图3.2.1.1MS60编码器由于绝对式和混合式光电码盘制造工艺复杂，不易实现小型化，价格昂贵，因此我们采用增量式光电码盘。具体型号为MS60系列中的MS6008C-120BM-T526。由于要应用于缝纫机，码盘的体积必须很小且能够安装在电机轴上，我们选择的码盘出轴直径为8mm，电机轴的直径为18mm，因此码盘可以安装在电机轴上。码盘输出为A、B、Z三相输出。如果采用四倍频电路，则直接接到74HC175芯片的输入端，如果采用eQEP单片，则需要将A、B、Z三路输出接到EQEPA、EQEPB和EQEPS。码盘的工作电压为5~26V，输出为高低电平，接线和具体电气特性如图所示。图3.2.1.2MS60的具体参数图3.2.1.3MS60的接线图3.2.1.4MS60的电气特性测量精度我们选用的码盘分辨率为120，即电机转一圈发出120个脉冲，∆θ=3°，正好满足测量指标。考虑到系统的实用性，可以使用四倍频电路来提高精度。A11A11为低11B的111周1201480个脉冲，这样光4倍，提高了测量精度。图3.2.1.5采用D触发器和4-16译码器的四倍频和鉴相电路具体采用D触发器和4-16译码器来实现鉴向和四倍频功能，电路如图所示。首先A脉冲输入端为初始时刻设为0的频率可调的脉冲信号，这里假设周期为T，B脉冲输入端为初始时刻设为T/4的与A同频率的脉冲信号，这样满足了A脉冲超前B脉冲90°，且CLK选用频率大于A脉冲频率8倍的时钟信号；然后通过D触发器和4-16译码器实现对A，B脉冲的判向和四倍频。所以在正转的情况下，每个周期XA都输出4个脉冲，XB没有输出，同理可以推出反转时XA口没有输出，XB口输出了4个减脉冲。这样，此电路就实现了四倍频的功能，而且具备了鉴向功能，该方法能有效解决较多误码问题。采样周期的选择T是指两次速度采样之间的时间间隔，它的长短对不会明显影响到系统的实时性。我们选取T=10ms为采样周期。位置检测方法使用增量式编码器实现电机转子位置检测的方法如下：假定在旋转过程中给定时间T(s)内码盘给出脉冲数目为m，则电机转速n(r/min)可表示为n=60𝑓𝑁𝑚式中：N为光电编码盘每转输出的脉冲数，N=480,T=10ms,因此n与m的关系为：n=6.25𝑚假定电机在静止时转子的初始位置角(电角度)是𝜃0，电机的极对数为p，则从静止开始经过时间T(s)后的电机转子位置(机械角)与电机速度之间的关系为θ=+𝑛×𝑇 ×2𝜋=+2𝜋×𝑚/𝑁𝑝 60 𝑝若用电角度表示，则为θ=𝜃0+2𝜋×𝑝×𝑚/𝑁在第i个采样时间结束后，即第i个采样值为θ𝑖=𝜃𝑖1+2𝜋×𝑝×𝑚𝑖/𝑁式中：i为自然数；𝑚𝑖为第i个采样周期的脉冲计数值。只要知道电机转子的初始位置角𝜃0，则转子任意时刻的位置都可求得。采用增量式光电编码器测转子初始位置:初始定位是在电机空载，转子励磁的情况下，三相定子绕组按下式通入直流电流：𝑖𝑎=𝐼𝑅𝑖𝑏=−0.5𝐼𝑅𝑖𝑐=−0.5𝐼𝑅式中，𝐼𝑅为直流给定值，约为电机额定电流的1/3。电动机主回路通电后，电动机将朝初始位置旋转，且在初始位置作减幅振荡，𝑚00=𝑚0𝑁。经过多次初始定位，即可确定准确的初始位置值。速度测量测量方法具体的测速方法有M法、T法和M/T法3种。在这3种方法中，M法在低速时分辨率不高，T法在高速时分辨率低，M/T法与速度几乎无关。从精度角度而言，也是M/T法误差小，精度高。但在低速时为保证结果的准确性，该方法需要较长的检测时间，这样就无法满足转速检测系统的快速动态响应指标。由于我们的电机一般工作在中低速状态，因此采用T法测速。计时法（T法）是以一个高频信号f作为基准，传感器每周产生N个脉冲信号，测量两个相邻码盘脉冲个数m，电机转速为n=60𝑓𝑁𝑚将N=480，T=10ms代入得：n=6.25𝑚当盘脉冲间隔固定时，通过统计时钟脉冲个数，可以得出转子旋转过一个盘脉冲间隔所花的时间，由盘脉冲间隔除以时问即可得转子转速。首尾两个时钟脉冲计数时可能产生误差，误差的大小为正负一个时钟脉冲的间隔。误差分析通过查阅相关资料，我们得到了使用DSP扩展模块中的增强型正交编码脉冲单元（eQEP）作为