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STM32实现M法与T法电机测速方法

2025-05-19 17:56
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公式1:

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假设编码器在电机旋转一圈时输出 (Z) 个脉冲(4x模式下),则电机转速 (n) (r/min) 计算公式为:

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分辨率:


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误差率:


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由此可知,M法测速分辨率与 (T_s) 和 (Z) 相关,误差率与 (M_1) 成反比。当电机高速旋转时,(M_1) 较大,测量精度较高;但在低速情况下,(M_1) 变小,误差率显著增大,因此M法更适用于高速场景。


1.2. T法测速原理

T法测速通过测量编码器连续两个脉冲之间的时间间隔,间接计算转速。通过捕获高频时钟脉冲数量 (M_2),可计算时间间隔,进而计算转速。


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公式2:

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电机转速 (n) 为:


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分辨率:


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误差率:


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T法测速在低速时 (M_2) 较大,分辨率更高,误差率更低,因此非常适合低速电机测速。


2


基于STM32的M法和T法测速实现

STM32内部定时器具备编码器接口功能,可以直接对编码器信号进行计数。


在本方案中,通过配置TIM3和TIM2定时器配合,实现M法和T法测速。


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3


M法测速实现

在TIM6的定时中断中,每隔(T_s)读取一次TIM3的计数值,并计算两次计数之差(M_1),即可通过公式(1)计算转速。


中断服务函数示例:



void TIM6_IRQHandler(void){    staticuint32_t last_cnt =0;    uint32_t current_cnt = TIM3->CNT;    // 计算M1    int32_t M1 = current_cnt - last_cnt;    if(M1 <0) M1  =0xFFFF;    // 计算转速    float speed =(60.0* M1)/(Z * Ts);    // 更新计数值    last_cnt = current_cnt;}

4


T法测速实现

在TIM2的捕获中断中,每次捕获到一个脉冲时记录捕获值M2,通过高频时钟(f_t)计算间隔时间,进一步计算转速。


中断服务函数示例:



void TIM2_IRQHandler(void){    uint32_t capture = TIM2->CCR1;    // 计算时间间隔    floatdelta_t= capture /(float)ft;    // 计算转速    float speed =60.0/(Z *delta_t);}

5


测试与结果

5.1. 高速测试(1460rpm~2920rpm)

M法测速结果:偏差小,精度高。


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T法测速结果:误差略大。


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5.2. 中速测试(146rpm~292rpm)

M法: 误差增加。


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T法: 精度较高。


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5.3. 低速测试(19rpm~35rpm)

M法: 误差非常大。


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T法: 误差较小,适合低速场合。


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基于STM32硬件平台实现了两种测速方法。实验结果表明:

高速状态:M法精度更优,T法误差较大。

低速状态:T法精度更优,M法误差较大。

中速状态:两者效果接近,但T法更具优势。


在实际应用中,可根据电机的运行速度选择合适的测速方法,或者结合软硬件算法,动态切换测速模式,以获得最佳测速效果。

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