1.一种微型电机转速测量控制系统,其特征在于,包括:电机、第一光电门、第二光电门、圆光栅、异或门、三极管驱动电路、数据采集卡和上位机;
所述圆光栅与电机连接,所述电机与第一光电门、第二光电门连接,所述第一光电门、第二光电门与异或门输入端连接,所述异或门输出端与数据采集卡连接,所述数据采集卡分别与三极管驱动电路、上位机连接,
所述数据采集卡设有模拟电压输出单元和计数器;
所述上位机设有速度设定单元、pid运算单元、速度转换单元和速度显示单元;
所述圆光栅布局有明暗相间隔的条纹;
所述第一光电门、第二光电门用于产生相位相差90度的脉冲,所述脉冲根据检测到圆光栅的黑、白色条纹进行调整;
所述异或门用于将第一光电门、第二光电门产生的脉冲整合为新的脉冲;所述计数器用于接收脉冲形成计数值;
所述速度转换单元用于采集当前计数值,并且与前一次读取的数值相减得到增量,把得到的增量计算得到电机当前的转速;
所述速度显示单元用于实时显示当前转速;
所述速度设定单元用于设定初始速度;
所述pid运算单元用于把得到的电机速度和设定速度相比较,运用pid算法控制数据采集卡的模拟电压输出单元输出电压,建立一个缓冲变量,以缓冲变量输出控制驱动电机的电压;
所述三极管驱动电路用于接收模拟电压输出单元输出电压,经过三极管放大后驱动电机。
2.根据权利要求1所述的微型电机转速测量控制系统,其特征在于,所述第一光电门与第二光电门设于圆光栅一侧,两者沿圆光栅圆周相隔90度。
3.根据权利要求1或2所述的微型电机转速测量控制系统,其特征在于,所述圆光栅具体设置方式为:
设定y轴正方向为0°起点,顺时针为角度增加方向;
在0°到90°范围内:黑色或者白色条纹都是占10°;
在90°到180°范围内:90°到95°为白色条纹,95°到175°这一个区间每个黑色或者白色条纹所占的角度都是10°,175°到180°为黑色条纹;
180°到270°条纹的布局与0°到90°的布局相同,180°到360°的条纹的布局与90°到180°的布局相同;
所述第一光电门与第二光电门检测到黑色条纹时输出低电平,检测到白色条纹时输出高电平。
4.根据权利要求1所述的微型电机转速测量控制系统,其特征在于,所述电机采用微型直流电机、光电门采用itr9606型号光电门、异或门采用cd4070型号异或门。
5.根据权利要求1所述的微型电机转速测量控制系统,其特征在于,所述计数器设有多个参数节点,包括:countdirection节点、initialcount节点、edge节点和counter节点,所述countdirection节点用于选择计数器的计数方向,所述initialcount节点用于设定计数器的计数初值,所述edge节点用于选择计数器基于的触发边沿,所述counter节点用于选择接入计算机可用的计数器,选择数据采集卡的物理通道。
6.根据权利要求1所述的微型电机转速测量控制系统,其特征在于,所述模拟电压输出单元设有多个参数节点,包括:outputterminalconfiguration节点、minimumvalue节点、maximumvalue节点、physicalchannels节点和units节点;所述outputterminalconfiguration节点用于设置模拟电压的输出接线端配置,所述minimumvalue节点和maximumvalue节点用于设置输出电压的范围,所述physicalchannels节点用于选择模拟电压输出的物理通道,所述units节点用于选择单位。
7.根据权利要求1所述的微型电机转速测量控制系统,其特征在于,所述pid运算单元设有四个输入端,分别为设定值、过程变量、采样周期和pid参数输入端,所述pid参数包括比例系数kp、积分系数ki和微分系数kd;
所述设定值与过程变量相减得到偏差,偏差的流向分为几路:
第一,流向移位寄存器作为下一次的上一次的偏差值;
第二,与比例系数kp相乘,作为比例项输出;
第三,与采样周期相乘再与积分项相加,积分项的流向分为两路,第一路流向移位寄存器作为积分项保留,另一路乘以积分系数ki作为积分项输出;
第四,与上一次的偏差值相减,把得到的差除以采样周期再乘以微分系数kd作为为微分项输出,最后把比例项输出、积分项输出、微分项输出加起来,作为最后的pid输出。
8.根据权利要求1所述的微型电机转速测量控制系统,其特征在于,设有数据采集卡的参数设置界面、电机转速的显示及控制面板界面;
所述数据采集卡的参数设置界面包括设置数据采集卡的采样周期界面、数据采集卡的计数器参数选择界面;
所述数据采集卡的计数器参数选择界面包括计数器的选择、计数边缘、计数方向、计数器初始值、以及数据采集卡的模拟输出设置界面;
所述电机转速的显示及控制面板界面用于对预定速度进行设定、显示当前测量得到的电机转速、显示设定速度和测量速度曲线、显示经过pid运算后最终作为输出电压输出的数字量,以及显示当前的采样周期、pid参数的设定、程序的强制结束。
9.根据权利要求1-8任一项所述微型电机转速测量控制系统的控制方法,其特征在于,包括下述步骤:
所述第一光电门、第二光电门产生相位相差90度的脉冲,所述脉冲根据检测到圆光栅的黑、白色条纹进行调整;
所述异或门将第一光电门、第二光电门产生的脉冲整合为新的脉冲;所述计数器接收脉冲形成计数值;
所述速度转换单元采集当前计数值,并且与前一次读取的数值相减得到增量,把得到的增量计算得到电机当前的转速;
所述速度设定单元设定初始速度;
所述pid运算单元把得到的电机速度和设定速度相比较,运用pid算法控制数据采集卡的模拟电压输出单元输出电压,建立一个缓冲变量,以缓冲变量输出控制驱动电机的电压;
所述三极管驱动电路接收模拟电压输出单元输出电压,经过三极管放大后驱动电机。
10.根据权利要求9所述微型电机转速测量控制系统的控制方法,其特征在于,还设置有滤波步骤,具体步骤包括:建立一个队列,采用fifo的方式令测量得到的电机转速入队,对整个队列的元素求和然后把得到的和除以队列长度,把得到的商作为最终测量得到电机转速显示以及作为pid运算的输入。