基于编码器的环形最优路径实现

陈固胜　马新科　李满

摘 要：编码器在电动机反馈系统及控制设备中应用广泛，由于在环形路径中编码器的码盘值存在过零点问题，因此在环形路径中码盘值处理成为应用的一个难点。本文根据虚拟的应用场景，通过严密的数学公式推导，给出环形最优路径，并通过软件编程予以实现。经实验验证本方案能够有效解决编码器码盘值过零点问题，实现基于编码器的环形最优路径选择。

关键词：编码器；环路；最优路径

中图分类号：TM921.5 文献标识码：A

Abstract：In the feedback system encoder is widely used to convert the location and speed，but because of the value for the encoder maybe zero，which can cause a series of problems and affect the application of the encoder.In this paper，according to the virtual scene， this problem is solved by mathematical reasoning.

Keywords：encoder；circular path；the optimal path

1 引言（Introduction）

编码器（encoder）是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备[1]。编码器利用传感器完成位置检测和角度测量，广泛应用于机械工程行业，例如物料输送、物流和包装行业[2]。

目前，编码器在位置检测中一般用于直线运动，环形路径在运动过程中也大多不经过码盘的零点。本文根据虚拟的应用场景，通过严密的数学公式推导，给出环形最优路径，并通过软件编程予以实现。

2 项目背景（The background of project）

如图1所示的物料输送装置，0～99为100个物料舱室，舱室可以在电机拖动下沿轨道运转，当目标舱室运转到轨道0处，则将物料从目标舱室搬运到00舱室，完成一次物料输送。假设舱室沿轨道逆时针运动时，编码器码盘值减小，顺时针运动时，编码器码盘值增大，在不考虑精度的情况下，假设100个舱室对应100个码盘值，初始0舱室在轨道0处，码盘值为0。当舱室99位于轨道0时，码盘值为99，如果轨道顺时针运动，则下一时刻舱室0位于轨道0处，码盘值为0；当舱室0位于轨道0时，码盘值为0，如果轨道逆时针运动，则下一时刻舱室99位于轨道0处，当前码盘值为99。

3 路径最优规划（The planning of optimal path）

假设目前轨道0处的舱室对应码盘值为PNUM，需要移动到轨道0处的目标舱室对应的码盘值为DNUM。

4 软件实现（Programming to realize）

由于目前多数控制芯片都支持C语言程序，因此本文中软件编写采用C语言编程。根据图2所示的流程图得到最优路径和运动方向规划的控制子函数如下：首先定义子函数int movestep（int num1，int num2），通过形参传递DNUM和PNUM，分别计算顺时针和逆时针转动的步数，并考虑顺时针和逆时针转动一周的时间比例，求出时间最短的路径，并将移动步数和转动方向作为返回值[3]。上层函数将接收到的数据分解，可以得到移动步数和转动方向，通过电机完成控制。

5 结论（Conclusion）

经过实验验证，本文提供的方法可以有效避免由于码盘值过零带来的一系列问题，实现环形路径的最优选择，同时本文的思路可以引申到N个舱室，M种物料（MN）时，任意给定物料种类，实现环形路径的自动寻优。

参考文献（References）

[1] 王剑飞，等.基于增量式旋转编码器的永磁风力发电机控制研究[J].电气传动，2009，39（6）：27-30.

[2] 文晓燕，等.增量式编码器测速的典型问题分析及应对策略[J].电工技术学报，2012，27（2）：185-186.

[3] 谭浩强.C程序设计（第二版）.北京：清华大学出版社，1999.

作者简介：

陈固胜（1987-），男，硕士，助理工程师.研究领域：自动控制及新能源.

马新科（1987-），男，硕士，工程师.研究领域：机械设计及结构设计.

李 满（1982-），男，硕士，工程师.研究领域：电力电子及新能源.