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速度ばらつきの解析

今日は問題がありそうなエンコーダ方形波を詳しく見る。
まずはオシロスコープの上書きスイープモードでどのぐらいエッジがぶれているか調べる。

どの速度でもだいたい±34%のエッジ誤差。予想通りかなり厳しい。
パルスエッジの周期誤差を速度に換算してプロットしたのが以下.

高速になるほど大きな誤差になることが分かる。

そこでエンコーダパルスから速度を求める3種類のアルゴリズムで検出精度を見てみる。
SPM(Single-Pulse-Mesurement)法****パルス1個の周期を測定して速度を求める
CET(Constant-Elapsed-Time)法****一定時間内に計測したパルス周期,パルス数から速度を求める
DPC(Direct-Pulse-Count)法***一定時間内に計測したパルス数から速度を求める




予想通りの結果となった.
SPM→CET→DPCの順にパルスエッジばらつきの影響を受けにくくなる.
DPC法が検出精度はベストとなるが,DPC法は検出分解能が低いのが難点だ.
今回はカスケード制御のメリットを出すために,速度の更新周期を1msecとしている.そのため入ってくるパルスの数が少なくなりすぎるのである.
仮に更新周期を10msecにすれば分解能も10倍となるが,モータの機械的時定数5msecを上回ってしまう.
カスケードの魅力である速い外乱抑制効果を期待するには,機械的時定数の1/5とか1/10ぐらいでは制御したいものだ.
となると,パルスエッジ情報が使えない以上,速度分解能を上げるためにはエンコーダ自体の出力パルス数を増やすしか解はないことになる.
計算してみると256pprで60rpm刻みの7bit,最高の1024pprまで上げてもようやく9bit程度の分解能.
ちょっと物足りない。

何かほかに工夫がないか検討を続けたい。
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もやね

Author:もやね
長野県在住の会社員(メカニカル・エンジニア).
ロボットは完全な趣味としてやってます.
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