一種對于頻率量的圓周采樣濾波方法技術

本發明專利技術涉及一種對于頻率量的圓周采樣濾波方法，屬于控制系統采樣的濾波技術領域。本發明專利技術依據測速齒輪不論是否偏心其在勻速旋轉一周時輸出的頻率量的周期之和為一定值的原理，通過對一周或一周的整數倍進行連續采樣，得出當量頻率，從而實現對由于振動而造成的頻率量突變信號的濾波，使采樣到的頻率量信號真實可信。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及，屬于控制系統采樣的濾波
。本專利技術依據測速齒輪不論是否偏心其在勻速旋轉一周時輸出的頻率量的周期之和為一定值的原理，通過對一周或一周的整數倍進行連續采樣，得出當量頻率，從而實現對由于振動而造成的頻率量突變信號的濾波，使采樣到的頻率量信號真實可信。【專利說明】
本專利技術涉及控制系統采樣的濾波
，具體涉及。
技術介紹
在工業控制、工程機械控制、汽車電子中存在大量的頻率量信號需要采集。傳感器的頻率量信號輸出的應用十分廣泛，在實際應用中主要有轉速信號(如發動機轉速信號、車輪轉速信號、電機轉速信號等)、流量信號(主要是蝸輪流量傳感器輸入信號)、編碼器角度信號等。一般來說，頻率量是快速變化的開關量，其變化的頻率一般是幾赫茲至幾萬頻茲，因此控制系統采樣時重點是高低電平的切換速率，通過兩個電平之間的切換時間來測量頻 曰.牟里。為了得到真實的頻率信號，控制系統在采樣時一般通過硬件和軟件兩種方法實現對頻率量采樣的濾波。在硬件濾波上是通過硬件電路實現對干擾的頻率信號的濾除，如通過阻容濾波、高通濾波、低通濾波、帶通濾波等到各種形式得到真實的頻率信號。硬件電路進行濾波的缺點是電路設計復雜、增加了硬件成本和控制器的體積。而軟件濾波則有配置靈活等優點，因此軟件濾波得以廣泛應用。在軟件濾波上可以模擬硬件濾波實現阻容濾波、高通濾波、低通濾波、帶通濾波等形式，還能夠利用求平均值、去除異常值、歷史數據累加等形式實現濾波。軟件中計算頻率的方法常用的有三種，測頻法、測周期法、和測頻測周法。測頻法是在一定測量時間T內，測量傳感器脈沖產生的脈沖數來測量頻率量；測周期法是頻率可以用兩脈沖產生的間隔寬度Tp來決定。測頻測周法即是綜合了測頻法和測周期法分別對高、低頻率具有的不同精度，利用各自的優點而產生的方法，精度位于兩者之間。但在實際的使用過程中，如圖1所示，在工作環境振動較劇烈的條件下，往往會造成提供頻率輸出的旋轉軸偏心，進而造成安裝間距變化，從而造成頻率信號輸出會發生跳變，這是原有算法難以解決的問題。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題本專利技術要解決的技術問題是:如何實現對由于振動而造成的頻率量突變信號的濾波，使采樣到的頻率量信號真實可信。(二)技術方案為了解決上述技術問題，本專利技術提供了，包括以下步驟:S1、進入輸入捕捉中斷，此時若有頻率量輸入，則觸發中斷，禁止當前的輸入捕捉中斷；將中斷次數變量IntTimes加I，將當前輸入捕捉定時器的值TCO賦予本次中斷時刻變量 TCountl ；S2、計算所測頻率量的周期T:判斷本次中斷時刻變量值TCountl是否大于或等于上次中斷時刻變量值TCountO，如果判斷為是，則本次所測的頻率量周期T=TCOUntl-TCOUnt0，如果判斷為否，則判斷中斷所用的自由度數器發生了溢出，之后更新上次中斷時刻變量值TCountO=TCountl，從而為下一次中斷的頻率量周期T的計數做準備；S3、計算齒輪一周的中斷的頻率量周期當量，從而確定圓周采樣濾波后的頻率量FC:首先進行如下判斷:如果中斷次數變量IntTimes=I,則表示這是開始齒輪一周的頻率量測量后，第I齒形的輸出脈沖觸發了中斷，則將圓周采樣變量清零，這表示開始了圓周采樣的濾波；第I齒形頻率量的周期當量Tl為T/N，N表示齒輪齒數；如果中斷次數變量IntTimes=i,則表示這是開始齒輪一周的頻率量測量后,第i齒形的輸出脈沖觸發了中斷，第i齒形頻率量的周期當量Ti=T/N，i=2, 3，…，N-1;如果中斷次數變量IntTimes=N,則表示這是開始齒輪一周的頻率量測量后,第N齒形的輸出脈沖觸發了中斷，第N齒形頻率量的周期當量TN=T/N;并且測量的頻率量當量周期為TC=T1+T2+T3+…+TN，進而求得當時頻率量FC，FC=Rt X 1/TC，Rt為時間系數，此時使圓周采樣變量置為1，表示已完成一周的采樣，同時使中斷次數變量清零，為下一次采樣準備。優選地，所述時間系數根據單片機的總線時鐘和齒輪齒數N求得。(三)有益效果本專利技術依據測速齒輪不論是否偏心其在勻速旋轉一周時輸出的頻率量的周期之和為一定值的原理，通過對一周或一周的整數倍進行連續采樣，得出當量頻率，從而實現對由于振動而造成的頻率量突變信號的濾波，使采樣到的頻率量信號真實可信。【專利附圖】【附圖說明】圖1為頻率量輸出脈沖波形的裝置結構圖；圖2為頻率量輸出脈沖波形的周向分布分析圖；圖3為本專利技術的頻率量圓周采樣濾波方法流程圖；圖中:1.測速齒輪、2.測速傳感器、3.安裝支架、d.安裝間距、4.采集系統。【具體實施方式】為使本專利技術的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本專利技術的【具體實施方式】作進一步詳細描述。如圖1、圖2所示，測速齒輪I在勻速s旋轉過程中，當由于振動而造成測速齒輪旋轉偏心時，從而造成安裝間距的變化，則應輸出的均勻的脈沖頻率量會發生跳變，時而頻率大、時而頻率小。但通過分析可知，在勻速下，無論測速齒輪I是否偏心旋轉，其發生的脈沖的個數N是一定的，一周的所有脈沖周期之和是一定的。因此可以通過對旋轉齒輪的一周的脈沖頻率量進行采樣，將所有脈沖周期進行累加，并除以測速齒輪的一周的齒數N，即得到濾波后的當量頻率周期TC，進而可以求得當量的頻率值，從而通過轉換計算，可得到真實的物理量(如流量、 轉速等)的值。本專利技術利用上述原理設計的對于頻率量的圓周采樣濾波方法的具體實現過程如圖3所示。對于頻率量的采樣，本專利技術應用的是單片機的I/O 口的輸入捕捉功能，利用輸入捕捉中斷，即頻率量的上升沿(或下降沿)進入I/o端口后，即觸發中斷，圖3中應用的中斷捕捉定時器是TCO。在程序中，應提前使能中斷。具體過程如下:(I)進入輸入捕捉中斷。此時有頻率量輸入，則觸發中斷，進入處理程序，禁止當前的輸入捕捉中斷，以防在處理過程中再觸發中斷；中斷次數變量IntTimes自動加1，其初始值為O ;將當前輸入捕捉定時器的值賦與本次中斷時刻變量TCountl=TC0。(2)計算所測得的頻率量的周期T。判斷本次中斷時刻變量值是否大于或等于上次中斷時刻變量值，即判斷TCountD=TCountO?, TCountO的初始值為O。如果判斷為是，則本次所測的頻率量周期T=TCount 1-TCountO。如果判斷為否，是由于中斷所用的自由度數器發生了溢出，假定其最大溢出值為65535，則本次所測的頻率量周期T=65535-TCountO+TCountl。之后更新上次中斷時刻變量值TCountO=TCountl，從而為下一次中斷的頻率量周期T的計數做好準備。 (3)齒輪一周的中斷的頻率量周期當量的計算。進行如下判斷,如果中斷次數變量IntTimes=I,則表示這是開始齒輪I周的頻率量測量后，第I齒形的輸出脈沖觸發了中斷，則圓周采樣變量清零，CirSampleTimes=O,這表示開始了圓周采樣的濾波；第I齒形頻率量的周期當量T1=T/N。如果中斷次數變量IntTimes=2,則表示這是開始齒輪一周的頻率量測量后,第2齒形的輸出脈沖觸發了中斷，第2齒形頻率量的周期當量T2=T/N。如果中斷次數變量IntTimes=3,則表示這是開始齒輪一周的頻率量測量后,第3齒形的輸出脈沖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種對于頻率量的圓周采樣濾波方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、進入輸入捕捉中斷，此時若有頻率量輸入，則觸發中斷，禁止當前的輸入捕捉中斷；將中斷次數變量IntTimes加1，將當前輸入捕捉定時器的值TC0賦予本次中斷時刻變量TCount1；S2、計算所測頻率量的周期T：判斷本次中斷時刻變量值TCount1是否大于或等于上次中斷時刻變量值TCount0，如果判斷為是，則本次所測的頻率量周期T=TCount1?TCount0，如果判斷為否，則判斷中斷所用的自由度數器發生了溢出，之后更新上次中斷時刻變量值TCount0=TCount1，從而為下一次中斷的頻率量周期T的計數做準備；S3、計算齒輪一周的中斷的頻率量周期當量，從而確定圓周采樣濾波后的頻率量FC：首先進行如下判斷：如果中斷次數變量IntTimes=1，則表示這是開始齒輪一周的頻率量測量后，第1齒形的輸出脈沖觸發了中斷，則將圓周采樣變量清零，這表示開始了圓周采樣的濾波；第1齒形頻率量的周期當量T1為T/N，N表示齒輪齒數；如果中斷次數變量IntTimes=i，則表示這是開始齒輪一周的頻率量測量后，第i齒形的輸出脈沖觸發了中斷，第i齒形頻率量的周期當量Ti=T/N，i=2,3,…,N?1;如果中斷次數變量IntTimes=N，則表示這是開始齒輪一周的頻率量測量后，第N齒形的輸出脈沖觸發了中斷，第N齒形頻率量的周期當量TN=T/N；并且測量的頻率量當量周期為TC=T1+T2+T3+…+TN，進而求得當時頻率量FC，FC=Rt×1/TC，Rt為時間系數，此時使圓周采樣變量置為1，表示已完成一周的采樣，同時使中斷次數變量清零，為下一次采樣準備。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋慧新，邵春鳴，馬明，金昊龍，王超，
申請(專利權)人：中國北方車輛研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11