Ước tính tốc độ với bộ mã hóa tuyệt đối

Tôi có một bộ mã hóa giá trị tuyệt đối với độ phân giải 14 bit và muốn thực hiện bộ điều khiển tốc độ. Đối với tốc độ cao, độ lệch giữa giá trị vị trí cũ và mới là lớn và do đó độ chính xác của ước tính cho vận tốc là cao. Nếu tôi nhắm mục tiêu tốc độ thấp, thì độ chính xác của ước tính của tôi sẽ giảm, vì tôi chỉ có một chút khác biệt giữa hai bước của bộ mã hóa.

Tôi thấy hai giải pháp để tăng độ phân giải. Đầu tiên, thời gian giữa hai lần đo có thể tăng lên, nhưng sau đó bộ điều khiển tốc độ bắt đầu thất bại với tốc độ rất lớn.

Các quỹ đạo cho bộ điều khiển vị trí có thể được tính toán để đưa ra bộ điều khiển vận tốc.

Bạn nghĩ gì là giải pháp tốt nhất để kiểm soát tốc độ để đạt được tốc độ động lớn và làm thế nào để thực hiện bình thường cho các ứng dụng công nghiệp?

Bạn đã vấp phải vấn đề cơ bản của việc sử dụng bộ mã hóa để đo tốc độ: chúng không tuyệt vời để đo tốc độ thấp.

Tại sao sử dụng một bộ mã hóa để đo tốc độ là một vấn đề?

Bộ mã hóa có độ phân giải góc nhất định $ \ theta_r $ tính bằng radian và số lượng đếm được phát hiện bởi bộ đếm kỹ thuật số của bạn $ N $ được báo cáo sau một thời gian lấy mẫu nhất định $ \ Delta t $. Tốc độ góc của bạn sau đó được xác định cho từng thời gian mẫu bằng cách:

$ \ omega = \ frac {N \ lần \ theta_r} {\ Delta t} $

Số lượng đếm nhỏ nhất có thể được ghi lại (trừ số đếm bằng 0, tất nhiên) là 1 đếm trong thời gian mẫu. Điều này có nghĩa là độ phân giải vận tốc góc của bạn $ \ omega_r $ được xác định như sau:

$ \ omega_r = \ frac {\ theta_r} {\ Delta t} $

Vì vậy, giả sử bạn cố gắng đo tốc độ bằng 1/4 độ phân giải của bạn. Thiết bị đo lường của bạn sẽ chỉ ra $ \ omega = 0 $ cho $ 3 \ lần \ Delta t $ và sau đó tốc độ tối thiểu của bạn $ \ omega = \ omega_r $ cho $ 1 \ lần \ Delta t $ và lặp lại sau mười bước thời gian mẫu. Đối với tốc độ bằng 1/10 độ phân giải của bạn, nó sẽ đo bằng 0 với $ 9 \ lần \ Delta t $ và sau đó $ \ omega_r $ cho $ 1 \ lần \ Delta t $, v.v. Xem hình bên dưới để biết ví dụ khi tốc độ bằng 1/10 độ phân giải tốc độ của bạn:

Vậy làm thế nào để bạn sửa chữa nó?

Đề nghị của tôi

Mua một cảm biến khác nhau. Nếu bạn đang vận hành một bộ mã hóa gần giới hạn độ phân giải tốc độ của nó thì bạn sẽ không nhận được tín hiệu điều khiển rất hữu dụng. Thay vào đó hãy tìm một máy đo tốc độ . Máy đo tốc độ là một cảm biến được thiết kế đặc biệt để đo tốc độ. Có nhiều loại cảm biến khác nhau có sẵn, vì vậy thật khó để đề xuất một loại cụ thể mà không biết thêm về ứng dụng của bạn. Tuy nhiên, nếu bạn cần đầu ra điện cho một số loại bộ điều khiển thì tôi nghĩ rằng đặt cược tốt nhất của bạn sẽ là một cảm biến miễn cưỡng biến máy đo tốc độ hoặc một Cảm biến hiệu ứng hall máy đo tốc độ.

Nếu không thì

Nếu việc mua một cảm biến tốt đơn giản không phải là một lựa chọn thì như bạn đã nêu trong câu hỏi của mình, bạn có thể tăng thời gian lấy mẫu (giảm tốc độ lấy mẫu) để cải thiện độ phân giải vận tốc của bạn. Vấn đề chính với giải pháp này là bạn có thể tăng thời gian lấy mẫu đến điểm mà hệ thống của bạn không còn kiểm soát được hoặc không thể kiểm soát theo nghĩa thực tế. Một lần nữa, nếu không biết thêm về ứng dụng của bạn, thật khó để nói thời gian lấy mẫu hợp lý sẽ là bao nhiêu. Tôi sẽ không đề xuất nhận độ phân giải bộ mã hóa tốt hơn vì 14 bit đã có độ phân giải góc rất tốt.

Nguồn: Beckwith, Marangoni và Lienhard. Các phép đo cơ học, lần thứ 6 Ed.

Phụ thuộc vào sự phê phán của ứng dụng. Hệ thống của bạn có thể có thông số giới hạn tốc độ, được xác định bởi độ phân giải của bộ mã hóa. Thông số kỹ thuật này phải tuân thủ các yêu cầu về hoạt động, bảo mật và độ tin cậy của bạn.

Sau khi xác định điều này, bạn có thể đếm thời gian giữa hai tín hiệu bộ mã hóa, để xác định tốc độ.

Trong trường hợp bạn có quyền điều khiển động cơ, bạn có thể xác định tần số quay của động cơ, thông qua PWM hoặc trong nhiều trường hợp, xác định công suất và thời gian hoạt động.