本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種角速度計(jì)算方法及裝置。

背景技術(shù)：

角度傳感器，也稱角位置傳感器，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，用于測(cè)量角位移和角速度。

目前業(yè)內(nèi)利用角度傳感器計(jì)算角速度的一般處理方法為：對(duì)在連續(xù)兩次采集時(shí)間獲取的角度值θ[t]與θ[t-1]進(jìn)行差分處理，得到角度差ΔR，在兩次采集時(shí)間的間隔時(shí)間T內(nèi)轉(zhuǎn)子的角速度ω[t]為：ω[t]＝(θ[t]-θ[t-1])/T＝ΔR/T。

角度傳感器的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的角度輸出范圍為[0,2π)，且0和2π對(duì)應(yīng)同一個(gè)位置，所以前后兩次采集的角度值跨越零點(diǎn)時(shí)，采用當(dāng)前采集的角度值減去上一采集時(shí)間采集的角度值的差值會(huì)非常大，產(chǎn)生計(jì)算誤差。例如：當(dāng)前采集的角度值為3°，上一采集時(shí)間采集的角度值為355°，直接相減得到的角度為-352°，而實(shí)際上電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度應(yīng)該為8°，存在很大的計(jì)算誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種角速度計(jì)算方法及裝置，避免了角度傳感器由于前后兩次采集的角度值跨越零點(diǎn)時(shí)導(dǎo)致的誤差，提高了角速度的計(jì)算精度。具體方案如下：

一種角速度計(jì)算方法，所述方法包括：

對(duì)當(dāng)前時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值；

將當(dāng)前角度值的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)位數(shù)m的無符號(hào)整型，將轉(zhuǎn)換后角度值的有效位左移(m-n)位，并將左移后得到的數(shù)值的非有效位補(bǔ)0，得到當(dāng)前修正角度值；所述n為所述有效位的位數(shù)，m與n都為正整數(shù)，且n≤m；

將所述當(dāng)前修正角度值與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間的修正角度值的數(shù)據(jù)差的數(shù)據(jù)類型定義為有符號(hào)整型，并計(jì)算所述數(shù)據(jù)差；

將所述數(shù)據(jù)差的有效位右移(m-n)位，得到有效數(shù)據(jù)差；

根據(jù)所述有效數(shù)據(jù)差計(jì)算并輸出角速度。

優(yōu)選的，在所述將所述數(shù)據(jù)差的數(shù)值的有效位右移(m-n)位之前，還包括：

判斷所述數(shù)據(jù)差是否大于預(yù)設(shè)值或小于所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值，若是，對(duì)所述數(shù)據(jù)差進(jìn)行限幅處理。

優(yōu)選的，所述對(duì)所述數(shù)據(jù)差進(jìn)行限幅處理，包括：

當(dāng)所述數(shù)據(jù)差大于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，將所述預(yù)設(shè)值確定為所述數(shù)據(jù)差；

當(dāng)所述數(shù)據(jù)差小于所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值時(shí)，將所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值確定為所述數(shù)據(jù)差。

優(yōu)選的，其特征在于，所述m的取值為16或32。

一種角速度計(jì)算裝置，所述裝置包括：

采集單元，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值；

轉(zhuǎn)換單元，用于將當(dāng)前角度值的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)位數(shù)m的無符號(hào)整型，將轉(zhuǎn)換后角度值的有效位左移(m-n)位，并將左移后得到的數(shù)值的非有效位補(bǔ)0，得到當(dāng)前修正角度值；所述n為所述有效位的位數(shù)，m與n都為正整數(shù)，且n≤m；

定義單元，用于將所述當(dāng)前修正角度值與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間的修正角度值的數(shù)據(jù)差的數(shù)據(jù)類型定義為有符號(hào)整型，并計(jì)算所述數(shù)據(jù)差；

處理單元，用于將所述數(shù)據(jù)差的有效位右移(m-n)位，得到有效數(shù)據(jù)差；

計(jì)算單元，用于根據(jù)所述有效數(shù)據(jù)差計(jì)算并輸出角速度。

優(yōu)選的，所述裝置還包括：

判斷單元，用于判斷所述數(shù)據(jù)差是否大于預(yù)設(shè)值或小于所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值，若是，對(duì)所述數(shù)據(jù)差進(jìn)行限幅處理。

優(yōu)選的，所述判斷單元包括：

確定子單元，用于當(dāng)所述數(shù)據(jù)差大于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，將所述預(yù)設(shè)值確定為所述數(shù)據(jù)差；當(dāng)所述數(shù)據(jù)差小于所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值時(shí)，將所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值確定為所述數(shù)據(jù)差。

優(yōu)選的，所述m的取值為16或32。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的角速度計(jì)算方法，將采集的角度值的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為無符號(hào)整型，得到修正角度值，將前后兩個(gè)修正角度值的差值的數(shù)據(jù)類型定義為有符號(hào)整形，得到有效數(shù)據(jù)差，根據(jù)所述有效數(shù)據(jù)差計(jì)算并輸出的角速度，避免了角度傳感器由于前后兩次采集的角度值跨越零點(diǎn)時(shí)導(dǎo)致的誤差，提高了角速度的計(jì)算精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算方法又一方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例公開的另一種角速度計(jì)算裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算方法，所述方法包括以下步驟：

步驟S101：對(duì)當(dāng)前時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值；

具體的，按預(yù)設(shè)時(shí)間間隔對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前采集時(shí)間的角度值，所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔為根據(jù)實(shí)際需要預(yù)先設(shè)定的數(shù)值。

步驟S102：將當(dāng)前角度值的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)位數(shù)m的無符號(hào)整型，將轉(zhuǎn)換后角度值的有效位左移(m-n)位，并將左移后得到的數(shù)值的非有效位補(bǔ)0，得到當(dāng)前修正角度值；所述n為所述有效位的位數(shù)，m與n都為正整數(shù)，且n≤m；

具體的，若轉(zhuǎn)換后角度值的有效位的位數(shù)小于m，將該有效位整體向左移動(dòng)(m-n)位，使移動(dòng)后得到的數(shù)值最左邊為有效位，并將左移后得到的數(shù)值的非有效位補(bǔ)0。

可以理解的是，如果轉(zhuǎn)換后角度值的有效位的位數(shù)n＝m，則不需要進(jìn)行移動(dòng)。

優(yōu)選的，所述m的取值為16或32。

步驟S103：將所述當(dāng)前修正角度值與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間的修正角度值的數(shù)據(jù)差的數(shù)據(jù)類型定義為有符號(hào)整型，并計(jì)算所述數(shù)據(jù)差；

步驟S104：將所述數(shù)據(jù)差的有效位右移(m-n)位，得到有效數(shù)據(jù)差；

步驟S105：根據(jù)所述有效數(shù)據(jù)差計(jì)算并輸出角速度。

具體的，所述有效數(shù)據(jù)差與所述時(shí)間間隔的比值為所述角速度。

具體的，所述角速度的計(jì)算公式為：

其中，ω[t]為當(dāng)前時(shí)間t的角速度，ΔR為所述有效數(shù)據(jù)差，T為所述時(shí)間間隔。

基于上述本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算方法，以下通過具體的應(yīng)用場(chǎng)景示例進(jìn)一步進(jìn)行說明：

示例一：

角度傳感器按預(yù)設(shè)時(shí)間間隔T對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前采集時(shí)間t的角度值θ[t]，假設(shè)當(dāng)前角度值為1°；

將當(dāng)前采集時(shí)間t的角度值θ[t]的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為16位的無符號(hào)整型0xB6；

假設(shè)當(dāng)前采集時(shí)間t的上一采集時(shí)間(t-1)的角度值為357°，將采集時(shí)間(t-1)的角度值的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為16位的無符號(hào)整型0xfddd；

將采集時(shí)間t的角度值與采集時(shí)間(t-1)的角度值的數(shù)據(jù)差定義為有符號(hào)整型，得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)差為0x02d9，對(duì)應(yīng)的角度為4°；

需要說明的是，所述數(shù)據(jù)差小于預(yù)設(shè)值，所以不需要進(jìn)行限幅處理。

本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算方法，將采集的角度值的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為無符號(hào)整型，得到修正角度值，將前后兩個(gè)采集時(shí)間的修正角度值的數(shù)據(jù)差的數(shù)據(jù)類型定義為有符號(hào)整形，得到有效數(shù)據(jù)差，根據(jù)所述有效數(shù)據(jù)差計(jì)算并輸出的角速度，避免了角度傳感器由于前后兩次采集時(shí)間的角度值跨越零點(diǎn)時(shí)導(dǎo)致的誤差，提高了角速度的計(jì)算精度。

請(qǐng)參閱圖2，所述方法中在步驟S104之前還包括：

步驟S106：判斷所述數(shù)據(jù)差是否大于預(yù)設(shè)值或小于所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值，若是，對(duì)所述數(shù)據(jù)差進(jìn)行限幅處理。

需要說明的是，由于在信號(hào)采集過程或信號(hào)傳輸過程中可能會(huì)存在一定的干擾，限幅處理是為了避免這種干擾導(dǎo)致的誤差。

優(yōu)選的，所述對(duì)所述數(shù)據(jù)差進(jìn)行限幅處理，包括：

當(dāng)所述數(shù)據(jù)差大于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，將所述預(yù)設(shè)值確定為所述數(shù)據(jù)差；

當(dāng)所述數(shù)據(jù)差小于所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值時(shí)，將所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值確定為所述數(shù)據(jù)差。

需要說明的是，所述預(yù)設(shè)值可以根據(jù)實(shí)際需要來設(shè)定。

基于上述本發(fā)明實(shí)施例公開的一種角速度計(jì)算方法，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)應(yīng)公開了一種角速度計(jì)算裝置，請(qǐng)參閱圖3，所述裝置包括：

采集單元101，對(duì)當(dāng)前時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前角度值；

具體的，按預(yù)設(shè)時(shí)間間隔對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度值進(jìn)行采集，獲取當(dāng)前采集時(shí)間的角度值，所述預(yù)設(shè)時(shí)間間隔為根據(jù)實(shí)際需要預(yù)先設(shè)定的數(shù)值。

轉(zhuǎn)換單元102，用于將當(dāng)前角度值的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)位數(shù)m的無符號(hào)整型，將轉(zhuǎn)換后角度值的有效位左移(m-n)位，并將左移后得到的數(shù)值的非有效位補(bǔ)0，得到當(dāng)前修正角度值；所述n為所述有效位的位數(shù)，m與n都為正整數(shù)，且n≤m；

具體的，若轉(zhuǎn)換后角度值的有效位的位數(shù)小于m，將該有效位整體向左移動(dòng)(m-n)位，使移動(dòng)后得到的數(shù)值最左邊為有效位，并將左移后得到的數(shù)值的非有效位補(bǔ)0。

優(yōu)選的，所述m的取值為16或32。

定義單元103，用于將所述當(dāng)前修正角度值與當(dāng)前時(shí)間鄰近的上一采集時(shí)間的修正角度值的數(shù)據(jù)差的數(shù)據(jù)類型定義為有符號(hào)整型，并計(jì)算所述數(shù)據(jù)差；

處理單元104，用于將所述數(shù)據(jù)差的有效位右移(m-n)位，得到有效數(shù)據(jù)差；

計(jì)算單元105，用于根據(jù)所述有效數(shù)據(jù)差計(jì)算并輸出角速度。

具體的，所述有效數(shù)據(jù)差與所述時(shí)間間隔的比值為所述角速度。

本發(fā)明提供的角速度計(jì)算裝置，轉(zhuǎn)換單元102將采集單元101采集的角度值的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為無符號(hào)整型，得到修正角度值，定義單元103將前后兩個(gè)采集時(shí)間的修正角度值的數(shù)據(jù)差的數(shù)據(jù)類型定義為有符號(hào)整形，得到有效數(shù)據(jù)差，計(jì)算單元105根據(jù)所述有效數(shù)據(jù)差計(jì)算并輸出的角速度，避免了角度傳感器由于前后兩次采集的角度值跨越零點(diǎn)時(shí)導(dǎo)致的誤差，提高了角速度的計(jì)算精度。

請(qǐng)參閱圖4，所述裝置還包括：

判斷單元106，用于判斷所述數(shù)據(jù)差是否大于預(yù)設(shè)值或小于所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值，若是，對(duì)所述數(shù)據(jù)差進(jìn)行限幅處理。

優(yōu)選的，所述判斷單元106包括：

確定子單元107，用于當(dāng)所述數(shù)據(jù)差大于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，將所述預(yù)設(shè)值確定為所述數(shù)據(jù)差；當(dāng)所述數(shù)據(jù)差小于所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值時(shí)，將所述預(yù)設(shè)值的負(fù)值確定為所述數(shù)據(jù)差。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。