基于FPGA和PCI的高精度測速板卡的設(shè)計與實現(xiàn)

對圖3及其時序圖4的分析可以看出：本測速電路在每個反饋脈沖時鎖存高頻時鐘的計數(shù)值，兩個采樣周期間的高頻時標增量值Ct實際表示為T2前一個反饋脈沖上升沿到T4前一個反饋脈沖上升沿的高頻時標增量，而在采樣周期內(nèi)每個反饋脈沖到來都對反饋脈沖計數(shù)器計數(shù)，兩個采樣脈沖采得反饋脈沖增量值Cm實際表示為T1～T3之間的反饋脈沖增量值，位置的反饋脈沖增量值則是在Cm的基礎(chǔ)上考慮方向得到的，那么結(jié)合32位浮點運算，這種測速方法就解決了采樣時機不確定的缺點。
根據(jù)上述分析，通過差分處理就可得到當前實際采樣間隔內(nèi)的反饋脈沖增量值Cm和高頻時標增量值Ct：

這樣得到的速度是當前實際采樣間隔內(nèi)的平均速度：

式中：KR為反饋信號脈沖當量；fo為高頻時標頻率。
在實際采樣點T2處，高頻時標信號fo的邊沿不能總與反饋脈沖信號plus的邊沿保持一致，因而會產(chǎn)生±1個高頻時標當量的計數(shù)誤差，從而影響這種測速算法的測速精度。因此高精度數(shù)字測速算法的測速相對誤差為：

動態(tài)位置算法不僅關(guān)注已經(jīng)發(fā)生的反饋脈沖數(shù)量，也關(guān)注反饋脈沖的發(fā)生時刻，其硬件基礎(chǔ)是依據(jù)圖3所示邏輯電路的。根據(jù)當前有效采樣周期的定周期采樣點和實際采樣點之間的時間差：

并根據(jù)改進的M／T法得到被測對象的平均速度vn，由vn和△Tn相乘就可以計算出時間差△T(n)中所包含的動態(tài)位置信息，因此由當前有效采樣周期內(nèi)的增量式高精度動態(tài)位置信息可以得出位置量：

可根據(jù)這種方法完成測位置的功能。