STM32实现M法与T法电机测速方法

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STM32实现M法与T法电机测速方法

1\电机测速方法概述

在电机控制领域，对电机转速的实时检测至关重要，以便实现精准的速度控制和闭环反馈。

常见的电机测速方法包括 M法测速 和 T法测速，它们各具优缺点，适用于不同的工作场景。

1.1. M法测速原理

M法测速通过在固定的时间窗口 (T_s) 内统计编码器输出的脉冲数 (M_1)，并基于脉冲数计算电机转速。下图展示了M法测速的基本原理。

公式1：

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：

分辨率：

误差率：

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。

公式2：

电机转速 (n) 为：

分辨率：

误差率：

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。

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：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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);
}

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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。

T法测速结果：误差略大。

5.2. 中速测试（146rpm~292rpm）

M法： 误差增加。

T法： 精度较高。

5.3. 低速测试（19rpm~35rpm）

M法： 误差非常大。

T法： 误差较小，适合低速场合。

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。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自微信公众号。原始发表：2025-03-26，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除服务函数原理stm32测试

STM32实现M法与T法电机测速方法

1\电机测速方法概述

在电机控制领域，对电机转速的实时检测至关重要，以便实现精准的速度控制和闭环反馈。

常见的电机测速方法包括 M法测速 和 T法测速，它们各具优缺点，适用于不同的工作场景。

1.1. M法测速原理

M法测速通过在固定的时间窗口 (T_s) 内统计编码器输出的脉冲数 (M_1)，并基于脉冲数计算电机转速。下图展示了M法测速的基本原理。

公式1：

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：

分辨率：

误差率：

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。

公式2：

电机转速 (n) 为：

分辨率：

误差率：

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。

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：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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;
}

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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：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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);
}

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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。

T法测速结果：误差略大。

5.2. 中速测试（146rpm~292rpm）

M法： 误差增加。

T法： 精度较高。

5.3. 低速测试（19rpm~35rpm）

M法： 误差非常大。

T法： 误差较小，适合低速场合。

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。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自微信公众号。原始发表：2025-03-26，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除服务函数原理stm32测试

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