激光风速标准器量值溯源装置研制

针对如何采取有效的技术手段将激光测速仪的测速结果溯源到国际单位制中以米(m)和秒(s)表示的基本单位上,介绍了一种适用于研制激光测速仪的线速度模拟装置原理样机的方案.该方案利用样机的角速度模拟线速度,达到线速度为0.1～10 m/s、误差为1％的技术指标及精度要求.根据线性热膨胀系数来选择样机材料,用伺服电机驱动,并用PWM控制伺服电机;光电编码器采取M/T法进行转速测量,采用非接触方式进行温度监测;根据得到的测量结果对激光测速仪进行溯源.本方案对将来应用于制造激光风速标准器量值溯源装置,具有重要意义.     

基于AVR微处理器的高精度转速测量装置研制

传统的M/T测速方法在测量转速时,存在误差大的问题。采用AVR嵌入式ATmega128微机处理器作为控制核心,提出一种转速检测自动修正控制算法,此算法低速时也能完成0～±2000r/min的高精度实际转速测量。研制出集测量、转换、显示及反馈功能于一体转速测量装置,通用于交、直流电动机的转速测量中,具有检测时间短、测量精确度高、寿命长及通用性强等特点。     

基于光电编码器的齿轮动态传递误差测量系统

构建了一套基于光电编码器的齿轮动态传递误差测量系统。该测量系统首先利用光电编码器测量齿轮副的输入轴和输出轴的转角,然后对采集到的脉冲信号进行计数和插值处理,得到基于等时间采样的转角序列,最后通过比较两轴的转角序列即可得到齿轮副的动态传递误差。建立了齿轮系统的非线性动力学模型并基于4阶Runge-Kutta法进行数值求解。通过模拟光电编码器和数据采集卡对仿真结果 (转角信号)进行采样,研究了光电编码器的分辨率和数据采集卡的时间分辨率对测量精度的影响。仿真结果表明,对于最高转速不超过1 500 r/min的齿轮系统,光电编码器的分辨率不低于200线/转且数据采集卡的时间分辨率不低于3.3×10-9s,能够保证测量结果的精度要求。齿轮传动台架实验也表明基于该测量系统得到的动态传递误差具有良好的可重复性,并且其数值大小与实验现场的噪声情况相符合。     

一种基于NTD的ISP框架相对角速度测量方法

为了提高航空遥感用三轴惯性稳定平台(inertially stabilized platform,ISP)框架角位置伺服精度,需要实现对ISP框架相对角速度的实时、高精度测量.为此,提出了一种基于非线性跟踪微分器(nonlinear tracking differentiator,NTD)获得ISP框架相对角速度的方法.并且,为了精确获取NTD算法中的参数,提出了一种NTD参数整定方法.在此基础上,结合ISP的控制系统,完成了ISP用NTD的设计.实验结果表明,与传统基于位置信号的测速法相比,该方法可有效抑制测量噪声,提高框架速率环控制精度,并将ISP框架的角位置伺服精度由原来的±0.015°提升至±0.002°.实验结果验证了该方法的可行性,为基于NTD的速度测量方法的工程应用提供了参考.     

基于位移信号的磁悬浮飞轮转速估计

针对测速传感器故障情况下磁悬浮飞轮不平衡振动抑制所需的高精度的转速信息的提取,提出了一种通过预先提取转子位移信号和转速信号构建BP神经网络模型,从而通过位移信号实时估计转速的方法;通过MATLAB/Simulink构建了磁悬浮飞轮系统模型,以仿真得到的位移和转速数据训练出一个神经网络模块,以此实时估计转速,得到恒速和变速两种情形下的转速估计结果,并与测速传感器获得的转速进行比较。仿真和实验结果证明,该转速估计方法在恒速和变速时均估计效果良好,实验估计误差不超过20 r/min。     

基于FPGA的电机转速高精度测量技术研究

通过研究高精度频率测量的方法和原理,对使用增量式光电编码器的电机转速进行测速计算,设计了基于FPGA为核心的测速系统,通过简单的计算完成了对电机转速高精度的测量。此方法消除了被测信号±1的计数误差。试验研究表明:此方法简单有效,实现了电机转速的准确测量。     

基于卡尔曼滤波的新型变“M/T”编码器测速方法

针对增量式光电编码器常见的测速算法中"M"法、"T"法无法适应整个测速范围和传统变"M/T"法在低速测量时实时性差的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波的新型变"M/T"高精度实时动态测速方法。通过应用卡尔曼滤波器,既能有效地滤除测速过程中的噪声和干扰,又能根据过去时刻的测速状态得到下一时刻的估计值,判断估计值状态范围,选择下一时刻的最佳采样周期或脉冲数,结合现时刻的测量值与预测值得到高精度的转速最优估计值;并在STM32F303RET6数字信号控制器上实现了这一方法,测量了由CKD-AX4009T高速转台的实时转速。试验结果证明,该新型变"M/T"测速方法能够在转台的整个速度段中给出相对实时、精确的速度值,对提高编码器动态测速精度具有实际意义。     

时栅位移传感器的动态特性研究

为了解决时栅角位移传感器的动态测量问题,在基于静态的时栅位移传感器电磁仿真的基础上,通过引入运动单元模块,建立了时栅位移传感器的动态电磁仿真模型。通过分析时栅位移传感器的感应电动势幅值信号和感应频率信号,得到了动态条件下的时栅位移传感器感应电动势幅值和频率与转子转速的关系,并测算了磁场式时栅位移传感器在激励频率为400Hz的情况下,理论上能够达到的极限转速为8r/min。实验结果表明,转子转速在0～8r/min时传感器动态误差为±1.4″,速度超过8r/min时传感器精度开始恶化,转子转速为10r/min时传感器误差为±8.2″。     

时栅位移传感器动态误差模型及修正算法研究

时栅位移传感器的动态测量的重要性日益凸显,提出了一种时栅位移传感器的动态误差修正模型。该模型以动生电动势和感生电动势为切入点,将转动模型等效为动测头单位绕组横截面直线运动模型,建立了转子转速与时栅位移传感器动测头感应信号之间的关系数学模型。实验验证以低速标定好的时栅位移传感器为基础,提高转子转速,运用该模型对时栅位移传感器采集的原始数据进行预处理,然后运用谐波修正对其进行动态误差修正。实验研究表明:采用该模型后72对极轴式时栅位移传感器转速为2 r/min的误差为±2.4″,转速为4 r/min的误差为±2.88″。     

卧式车床主轴测速系统的设计

研究了采用光电编码器测量卧式车床主轴转速的方法,采用可编程逻辑器件来完成数字信号的采集.在分析传统测速方法的基础上,提出了改进型的测速方法.实验表明,该系统性能稳定,测量精度高.     

基于FPGA的电机测速电路设计与实现

为了满足运动控制系统中电机及其他场合测速、测频的要求,提出了一种基于等精度测频原理的频率计,并通过编码器信号不同的处理方法的对比给出了一种基于FPGA的设计方案,使系统能够完成对电动机转速参数和数据的采集和显示.在QuartusⅡ开发软件环境下,采用硬件编程语言Verilog HDL,实现了电机转速精确的的测量.经在实际应用证明,该系统安全可靠、运行稳定、操作灵活、抗干扰能力强、使用方便,编码器信号四倍频后的测速电路精度可达百万分之一.     

PLC电机转速测量系统设计与实现

针对工业控制领域电机转速测量问题,设计了一种通用测量系统。该系统采用光电编码器作为电机转速的脉冲产生装置,利用西门子S7-200 PLC的高速计数器采集光电编码器产生的脉冲信号,根据M法测速方式,由PLC实时计算电机转速。测试表明,该通用测速系统快速可靠准确,可用于工业控制领域电机转速测量。     

变黏度液体静压轴承的温升特性研究

采用广泛使用的有限元法难以探究温升的影响对液体静压轴承动态特性的影响,为此,提出了一种基于有限差分法的变黏度液体静压轴承动态润滑仿真算法,对变黏度液体静压轴承的温升特性进行了研究。首先,改进了油腔的热力学边界条件,以拓宽其适用范围,使其适用于油腔尺寸较大的液体静压轴承;然后,基于有限差分法处理了Reynolds方程、流量连续方程、能量方程以及黏温方程,从而建立了基于MATLAB的液体静压轴承变黏度热流动态润滑模型;最后,采用仿真计算的方法,分析了偏心率ε为0.1～0.4、主轴转速n为3 000 r/min～10 000 r/min(线速度为14.1 m/s～47.1 m/s)时,油膜压力与温升的变化机理。研究结果表明：当主轴转速从3 000 r/min增大到10 000 r/min时,转速的增大会使得液体静压轴承的承载力因动压效应的增大而增大,但其油膜的平均压力却因温度的升高、油膜黏度的降低而下降了约24%;主轴偏心率的增大会导致油膜温度聚集,而主轴转速的增大则导致油膜温升增大,故当偏心率ε=0.4而转速n=10 000 r/min时,油膜的温升较大,且热量发生聚集,其最高温升可达39...     

虚拟编码器设计与转速测量

为了满足某些运动系统对转速测量高精度的要求,本文提出了虚拟编码器的设计方法.与测速发电机、光电码盘等测速方法进行的实际对比说明了虚拟编码器应用于转速测量的优越性.通过在智能车与钻石研磨机上使用虚拟编码器进行转速测量的实践,验证了虚拟编码器应用于高精度转速测量的有效性.     

基于DSP高精度宽范围测速表的设计

以TI(Texas Instrurments)的DSP芯片与光电编码器为硬件基础,针对电机转速的测量设计了一款高精度,宽范围的测速表。设计过程采用变M/T法,其中所得的测量数据,在20000转每分钟的转速范围内,满足万分之一以内的测量精度,且可以快速响应。     

基于FPGA的高精度霍尔测速方法

为了解决传统霍尔测速准确性和快速性相互制约的问题,以实现空间用飞轮转速的快速准确测量;分析了霍尔测速误差产生的主要原因,提出了一种改进的周期测速法(T测速法),并给出了基于现场可编程门阵列(FPGA芯片)和硬件描述语言(VHDL)的实现办法;实验表明在同等精度的条件下,该方法速度反馈时间为传统方法的1/18,相对误差优于0.01%,实现了飞轮转速的快速准确测量.     

高功率液压驱动系统测速方法的改进

高功率液压驱动系统测速部分一般采用测速发电机测量转速,但这种方法故障率高,严重影响液压系统的安全稳定运行。本文给出了一种齿轮测速的方法,将转速信号转化为脉冲频率信号进行测量和显示。结果表明,改进后的测速系统精度可以满足要求,故障率大大降低。     

光电编码器测速方法现状与展望

为深入研究光电编码器的测速方法,克服传统测速方法中测量范围小、测速精度差、测量结果波动等因素,在开展光电编码器的测速方法研究的同时深入研究了近几年来国内外的测速方法。通过查阅国内外相关文献,对近两年使用光电编码器进行测速的最新方法加以阐述,并总结了各测速方法的优点和不足;通过研究各个测速方法优缺点,对测速方法的发展进行了展望。     

高功率液压驱动系统测速方法的改进

高功率液压驱动系统测速部分一般采用测速发电机测量转速，但由于两部分轴径尺寸相差悬殊，在连接处经常发生小轴断裂，严重影响液压系统的安全稳定运行。该文给出了一种齿轮测速的方法。将转速信号转化为脉冲频率信号，进行测量和显示。结果表明，改进后的测速系统精度可以满足要求，故障率大大降低。     

采用自适应PI控制的单框架控制力矩陀螺角动量飞轮系统的设计

设计了单框架控制力矩陀螺中的角动量飞轮分系统以提高卫星姿态控制精度.首先,从理论上分析了角动量飞轮的角速度波动对单框架控制力矩陀螺输出力矩的影响,得到当期望转速为5000 r/min且力矩波动<0.002 Nm时,角速度波动应小于5 r/min的结论.然后,采用无刷直流电机驱动角动量飞轮,利用FPGA实现控制驱动电路,...