1.一種伺服電機的實時轉速檢測模塊，其特征在于，包括：
信號預處理單元，其與光電編碼器相連以接收所述光電編碼器發出的信號，并輸出對
應于所述光電編碼器發出的所述信號的伺服電機的轉角和時間；
數據擬合單元，其接收所述信號預處理單元輸出的所述轉角和所述時間，并對所述轉
角關于所述時間進行多項式擬合以獲得所述伺服電機的轉速。
2.如權利要求1所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述信號預處理單元和所
述數據擬合單元皆在FPGA 芯片上構造。
3.如權利要求1或2所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述多項式擬合采
n n-1
用n 階多項式：y ＝f(t) ＝p t +p t +L+p t+p ；其中，y 是所述轉
4.如權利要求3所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述數據擬合單元采用最
小二乘法獲得所述n 階多項式的所述參數。
5.如權利要求4所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述光電編碼器是增量式
光電編碼器。
6.如權利要求5所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述信號預處理單元對來
自所述光電編碼器的所述信號進行預處理，所述預處理包括對所述信號濾波和倍頻。
7.如權利要求6所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述光電編碼器輸出的所
述信號是差分信號，所述信號預處理單元通過差分信號轉換芯片連接到所述光電編碼器，
所述差分信號轉換芯片把所述光電編碼器輸出的所述差分信號轉換成單端信號以輸入所
述信號預處理單元。
8.如權利要求7所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述數據擬合單元進行所
述多項式擬合時，采用動態擬合點選取方法，所述動態擬合點選取方法為：
1).如果所述信號預處理單元在一個伺服周期內接收到所述光電編碼器發出的信號，
則把所述伺服周期內距離所述伺服周期的中斷時刻最近的信號作為新擬合點，把對應于所
述信號的所述伺服電機的轉角和時間作為所述新擬合點的數據；
2).所述數據擬合單元確認所述新擬合點后，將其與之前的m-1個擬合點的所述數據
進行所述多項式擬合，獲得所述n 階多項式的所述參數，計算所述伺服電機在所述中斷時
刻的轉速，所述m 與所述n 的關系為m ＞n+1 ；
3).如果所述信號預處理單元在所述伺服電機的一個伺服周期內未接收到所述光電編
碼器發出的信號，則采用所述數據擬合單元對所述伺服周期的上一個伺服周期進行所述多
項式擬合得到的所述n 階多項式的所述參數，計算所述伺服電機在所述中斷時刻的轉速。
9.如權利要求8所述的伺服電機的實時轉速檢測模塊，其中所述n ＝2，所述m ＝7。
技術領域
[0001] 本發明涉及一種轉速檢測模塊，尤其涉及一種用于伺服系統的伺服電機實時轉速
檢測模塊。
背景技術
[0002] 伺服系統(servomechanism) 是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨
輸入目標(或給定值) 的任意變化的自動控制系統。在現代高精度伺服控制系統如數控機
床、引線鍵合機上，通常采用增量式光電編碼器作為位置傳感器。光電編碼器是一種集光
學、機械、電子為一體的數字化角度傳感器，它一般安裝在機械設備的旋轉軸上或者通過聯
軸器與旋轉軸連接，通過光電轉換，將旋轉軸的角度位移量實時轉換為數字化編碼脈沖，并
傳輸給計算機或其它與編碼器相連接的數字控制設備，為機電系統的閉環控制提供位置反
饋信息。不僅如此，在數字控制系統中，將旋轉軸位置信息與時間信息結合，還可以對伺服
電機的轉速進行精確檢測，為速度閉環控制系統提供速度反饋。
[0003] 在實際應用中，由于成本原因，往往只能采用低精度的編碼器作為反饋器件。同
時，微分或差分運算將不可避免地將位置信息中包含的噪聲放大，導致計算出的速度、加速
度嚴重偏離真實值。光電編碼器在制造過程中引起的各種誤差，如刻線不均、偏心等，會在
實際應用時，導致控制系統讀取的位置信息以及相應記錄的時間信息產生偏差，進而嚴重
影響速度、加速度測量的精度。另一方面，控制系統在進行閉環運算時，需要獲得的是電機
或旋轉軸實時的位置、速度、加速度信息。然而在編碼器實際工作時，電機或旋轉軸轉速的
變化會引起輸出的脈沖頻率的相應變化，而由數字系統的采樣周期通常是固定的，再加上
編碼器輸出與數字系統的采樣不會同步，系統獲得的位置信息就可能會有一定滯后，而通
過微分或差分運算，得到的也將是電機或旋轉軸過往某一時刻的轉速。這一測量上的滯后，
也會對控制系統的性能產生不利的影響。
[0004] 常用的轉速檢測方法，諸如M法、T法、M/T法直接采用了編碼器反饋的位置信息與
控制系統獲得的時間信息進行差分運算。對于線數少、誤差大的低精度編碼器，這些方法有
的精度差，有的在不同轉速條件下測量效果相差很大，有的測量延時現象嚴重，都難以滿足
高精度伺服控制系統的要求，故而需要設計合適的轉速檢測手段，以減小測量誤差，提高伺
服系統的轉速檢測的實時響應性能。
[0005] 因此，本領域的技術人員致力于開發一種伺服電機的實時轉速檢測模塊，在伺服
系統中實時獲得伺服電機的當前轉速。
發明內容
[0006] 有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種伺服電機的
實時轉速檢測模塊，通過對伺服電機的轉角和時間進行多項式擬合，實時計算獲得伺服電
機的轉速。
[0007] 為實現上述目的，本發明提供了一種伺服電機的實時轉速檢測模塊，其特征在于，
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