位置控制系统中电子齿轮实现的简易方法

### 位置控制系统中电子齿轮实现的简易方法 #### 摘要 本文介绍了一种用于高性能位置控制系统中电子齿轮的简易实现方法，并提供了基于ATMEL89C2051单片机和GAL16V8的具体硬件设计框架与软件流程。该方法已在实际电梯变频器中得到了验证和应用。 #### 关键词 电子齿轮；变频器；脉冲编码器 #### 1. 引言 随着位置控制需求的增长，如电梯、数控机床等领域，高性能电气传动系统的应用越来越广泛。这些系统通常采用增量式光电脉冲编码器作为位置传感器。编码器产生的脉冲信号直接提供给电气传动装置作为速度和位置反馈，并通过电气传动装置对信号进行m/n分频处理，从而为主控系统提供精确的位置信息。电子齿轮技术使得主控系统能够在选用不同的电气传动装置或位置传感器时，仅通过调整电子齿轮的分频比m/n即可，无需对系统本身做任何改动，因此电子齿轮成为高性能电气传动系统的重要组成部分。 #### 2. 电子齿轮的实现方法 ##### 2.1 增量式脉冲编码器 增量式脉冲编码器通常输出A、B两路脉冲信号，这两路信号具有正交特性，即相位相差90°，其超前滞后关系决定了电机的旋转方向。当A信号超前于B时，表示电机正转；反之，则表示电机反转。 ##### 2.2 分频比为1/n的电子齿轮 在实际应用中，1/n分频比的情况较为常见。实现方法如下： 1. **四倍频处理**：对A、B脉冲进行4倍频处理得到脉冲列C，并通过鉴向处理得到方向信号Dir。4倍频的目的是捕捉A、B脉冲的上升沿和下降沿。 2. **分频处理**：接着，对四倍频后的脉冲列C进行n分频处理，以获得最终的A0和B0脉冲信号。这里n为分频比，例如n=2意味着输入脉冲的每两个脉冲周期输出一个脉冲。 3. **脉冲输出**：由第k个A0、B0脉冲对可以这样得到：在第kn个A脉冲（第4倍频脉冲）时，如果方向信号Dir指示正转，则输出A0脉冲；如果反转，则输出B0脉冲。这样可以确保输出的A0与B0脉冲保持与输入A、B脉冲相同的正交特性。 ##### 2.3 实现细节 - **硬件设计**：使用ATMEL89C2051单片机进行信号处理和控制，利用GAL16V8实现逻辑电路的设计，完成信号的捕获、鉴向以及分频等功能。 - **软件流程**：软件部分主要包括信号捕获、方向判断、分频逻辑和脉冲输出控制等步骤。 #### 3. 实际应用案例 本节简要介绍了在电梯变频器中电子齿轮的实际应用案例。通过采用上述实现方法，能够有效提高电梯位置控制的精度和稳定性，满足了电梯运行过程中对于精确位置控制的需求。 #### 4. 结束语 本文提出的方法简化了电子齿轮的设计和实现过程，不仅适用于电梯变频器，也可应用于其他需要高精度位置控制的场合。未来的研究方向将着重于进一步优化电子齿轮的性能，提高系统的响应速度和控制精度。 #### 参考文献 由于提供的部分内容较少，无法列出具体的参考文献。但在实际研究中，应包括相关的技术文档、学术论文和标准规范等参考资料。 --- 本文详细介绍了一种用于位置控制系统中电子齿轮的简易实现方法，包括硬件设计框架、软件流程以及实际应用案例等方面的内容，为高性能位置控制系统的开发提供了有力支持。