数控机床伺服进给系统动态性能测试平台开发

首先分析了数控机床伺服进给系统动态性能测试功能需求和方案,之后给出了基于正弦波编码器的位置信号算法和基于矢量控制原理的iq算法,描述了基于Labview和NI数据采集设备的软硬件平台搭建,实现了数控机床伺服进给系统位置、速度和电流iq的同步测试,最后给出了测试平台的实际应用效果。     

一种正余弦编码器高精度信号处理系统的设计与仿真

随着数控系统等闭环控制精度要求的不断提高,对电动机位置转速等实时反馈信息的精度要求也越来越高。文中研究了增量式旋转编码器的高精度信号处理及接口电路设计,通过设计硬件电路对编码器信号进行差分放大和整形滤波等处理,然后对信号进行粗码计数,并通过基于CORDIC算法的电子学细分方法获得精插补位置信息。最后,将粗码和精码信息整合,得到高精度的电动机位置和速度信息。实验显示,该方法处理结果可以达到29位分辨率,精度可以达到几秒。     

贴片机运动控制系统的硬件设计

针对贴片机发展的高性能运动控制要求,设计了一种基于“DSP＋FPGA”结构的运动控制系统.系统采用DSP为核心控制芯片,完成系统的多轴协调运动及插补功能,实现高性能运动控制算法.通过光电编码器反馈信号构成系统的位置闭环控制,采用FPGA扩展外部编码器处理模块,对编码器信号进行处理.最后搭建伺服电机运动实验平台对控制系统性能进行验证.经实验验证,该控制系统具有较高的柔性及实时性,适用于高速高精度的贴装运动控制系统.     

基于DSP和FPGA提高增量式光电编码器精度的研究

研究一种基于数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）增量式光电编码器精度提高的方法。首先分别对低精度（500puls/r）和高精度（2 500puls/r）的增量式光电编码器的原始输出信号进行滤波和电平转换处理,然后将低精度光电编码器和DSP输出的采样脉冲信号输入到FP-GA中,通过数字时间转换（TDC）方法测出2个脉冲信号之间的时间差值（误差为0.67ns）,将时间差值利用数据总线实时送入到DSP中进行算法处理,得出采样处的位置,并与输入到DSP中的高精度光电编码器位置进行比较,分析表明精度提高了5倍。     

四参数正弦曲线拟合的一种收敛算法

对几种典型的4参数正弦波拟合算法进行了回顾，介绍了一种用三参数正弦波拟合算法实现4参数最小二乘正弦波拟合的收敛算法，特点是将幅度、频率、相位、直流偏移的4参数四维空间的最优化问题，转变成了频率的一维空间搜索和优化问题，讨论了频率参量在此一维空间上的收敛特性与规律，给出了该算法明确的收敛区间、收敛判据及实现过程。仿真及实验均证明了该方法的有效性和可行性，可用于4参数正弦波曲线拟合及调制信号的数字化解调。     

非均匀采样莫尔条纹信号的分析与处理

为了动态、实时地测量光电编码器在变速转动情况下的细分误差,提出了一种莫尔条纹信号的非均匀采样分析与处理方法。利用傅里叶级数原理构造了实际情况下的莫尔条纹信号方程,根据编码器在不同转速下的实时采样,揭示了莫尔条纹信号的非均匀采样特征。鉴于信号采样的非均匀性,采用曲线拟合的最小二乘法重构莫尔条纹信号,利用离散傅里叶变换算法分析重构信号并求出波形参数。通过信号参数与细分误差的关系式,测量了编码器动态细分误差。采用该方法对21位绝对式光电编码器莫尔条纹信号进行了分析和处理,两次测试得到其动态细分极值误差为+3.21″、-4.69″和+3.45″、-4.81″。实验结果表明,该方法可以有效地分析和处理编码器在非匀速转动下产生的变频莫尔条纹信号,精确地测量编码器的动态细分误差,为工作现场编码器误差的实时检测与修正奠定了基础。     

位标器框架平台用单磁极磁电编码器设计

角位移传感器对于伺服控制闭环是一个重要的反馈元件,在军工和航天领域,旋转变压器和光电编码器本身的缺陷限制了其应用.为了弥补传统角位移传感器的不足,选择磁电编码器作为位标器框架平台的角位置反馈器件.依据校准查表信号细分算法研制出了一种单磁极磁电编码器,并设计了温漂补偿算法,以扩大工作温度适用范围,并为之设计制作了配套使用的校准和检测系统.经过实验验证,所研制的磁电编码器满足了位标器的应用要求.     

LS7266R1在双轴位置信号检测中的应用

在数控机床和加工中心等设备中,大多利用直线光栅或圆光栅编码器来测量直线位移或角位移,该传感器输出信号经放大、整形后转换为两路正交编码脉冲信号。针对闭环位置控制系统中的光栅编码器多轴位置信号检测装置,介绍和分析了双轴正交信号鉴相器LS7266R1的功能及内部结构,提出了基于LS7266R1的位置采集电路和软件设计,给出了在数控系统位置检测装置中利用LS7266R1芯片对多组数字信号进行检测的实例并证实采用该芯片不仅组态灵活,适用于多种应用场合,计数范围广、计数频带宽,而且可以简化系统硬件设计,提高系统的可靠性。     

基于DSP与FPGA的电容绝对式编码器的设计北大核心CSCD

为了解决绝对式编码器的编码盘复杂,增量式编码器不能获取绝对位置信息的问题,设计了一种具有2组码道的非接触角度测量的电容式旋转编码器。编码器包括2个定子和1个转子,由FPGA产生的4路相位差90°的高频方波信号作用在定子的发射极上,转子具有正弦轮廓,可将角度位置编码为基于正交调制的相位/频率调制信号,然后利用FPGA和DSP将调制信号数字化解码到角位置,最后通过RS485将数字角度位置传输到计算机上,实现了绝对角位移的在线检测。实验结果表明:设计的编码器工作可靠,测量稳定。     

莫尔条纹光电信号正交性偏差的实时补偿

为了提高光电轴角编码器的精度,提出了一种实时补偿莫尔条纹光电信号正交性偏差的方法。利用希尔伯特变换原理,构造了同频光电信号正交性偏差的动态测量算法。根据莫尔条纹光电信号的数学模型,揭示了由正交性偏差引起的细分误差的空间分布特征并建立角度补偿模型。鉴于编码器的实际工作特点,采用同步处理方式,在补偿光电信号的同时动态更新了角度代码补偿查找表;通过细分查找表的切换,实现信号正交性偏差的实时补偿。采用该方法对存在约18°正交性偏差的23位光电编码器进行了补偿处理,结果显示:补偿后的编码器的细分误差峰值由4.79"降低到1.26"。该方法可实际应用于编码器系统,能够提高编码器的细分精度、环境适应性和可靠性。     

基于FPGA的增量式编码器接口电路的设计

运动控制系统多数采用增量式光电编码器作为位置与速度的反馈测量元件。针对该编码信号特点,利用FPGA内部丰富的逻辑模块和IO模块灵活的可编程性,设计增量式编码器的接口电路,使之具有倍频、鉴相、计数等功能,并分析仿真结果验证设计的可行性,提高编码器的分辨率,进而实现高精度的位置伺服控制。     

基于LabVIEW的自动锯床位置控制系统的设计

设计了一套位置控制系统,该位置控制系统由步进电机、光电编码器、数据采集卡及LabVIEW软件平台构成。通过在LabVIEW软件中编写控制程序,将计算机给定的位置信号与采集卡采集到的实际位置信号进行比较,然后通过PID运算,将位置偏差信号转换成控制步进电机转向和转速的信号,带动同步带和指针移动,实现位置控制。多次试验证明,系统运行稳定可靠,其位置控制稳态精度≤＆#177;2 mm。该系统特别对于非NI公司的数据采集系统具有借鉴作用。     

基于连续小波变换的瞬时频率提取在光电编码器速度测量中的应用

提出一种新的光电编码器速度测量方法,根据编码器角度测量误差信号中高频分量的渐进特性,通过对角度误差信号进行时频分析,提取编码器的旋转速度。利用功能强大的连续小波变换非平稳信号分析工具,提取角度误差分量的特征。基于连续小波变换,实现了一种称为迭代算法的小波脊提取方法,用于瞬时频率估计。实验结果表明,经过适当的时频分析处理后,角度误差的高频分量可以有效地用于光电编码器的速度测量。该方法能够有效减弱噪声和干扰对测量精度的影响。     

基于连续小波变换的瞬时频率提取在光电编码器速度测量中的应用（英文）

提出一种新的光电编码器速度测量方法,根据编码器角度测量误差信号中高频分量的渐进特性,通过对角度误差信号进行时频分析,提取编码器的旋转速度。利用功能强大的连续小波变换非平稳信号分析工具,提取角度误差分量的特征。基于连续小波变换,实现了一种称为迭代算法的小波脊提取方法,用于瞬时频率估计。实验结果表明,经过适当的时频分析处理后,角度误差的高频分量可以有效地用于光电编码器的速度测量。该方法能够有效减弱噪声和干扰对测量精度的影响。     

永磁同步电机带霍尔及增量式编码器的伺服控制

永磁同步电机的伺服控制,需要知道转子的准确位置,尤其是伺服定位控制。而为降低永磁同步电机伺服系统成本,考虑用带霍尔的增量式编码器作为永磁同步伺服系统的位置传感器。针对带霍尔的增量式编码器永磁同步伺服系统,介绍了位置传感器输出信号的处理电路,以及该伺服系统的初始粗定位方法及精确定位,并在该伺服电机上作了相应的测试实验,实验证明,该方法能使同步电机正常启动,并完成调速及定位功能。     

基于单片机和CPLD的无刷直流电机系统

基于高速单片机和复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计了一种具有霍尔位置传感器接口电路、电流采样电路以及编码器接口电路的无刷直流电机伺服控制器.该控制器可以实现无刷直流电机的有位置传感器控制和无位置传感器控制.以霍尔位置传感器的位置信号作为电机的换向信号并对该信号进行六倍频处理作为速度反馈,从而实现对电机的转速控制,给出了该控制系统的硬件结构设计和软件流程设计.试验结果表明:该无刷直流电机控制系统能够较好地实现电机的转速控制,为电机控制系统的设计提供了新思路.     

基于陀螺稳定平台的动态位置环设计

介绍了陀螺稳定平台常用的速度补偿控制算法原理,指出了速度补偿控制算法存在的动态误差缺陷,并针对该缺陷提出了基于陀螺和编码器的动态位置环的控制方法。文中结合两轴陀螺稳定平台系统结构对算法进行了详细介绍,并对比测试了速度补偿控制算法和动态位置环控制算法在样机上的稳定精度,数据表明动态位置环控制算法能有效提高陀螺稳定平台的稳定精度。该算法已成功应用于动中通和光电吊舱项目中,设备运行稳定可靠。     

采样频率对频率测量算法的影响

从算法角度探讨了正弦信号频率测量的方法.研究了含噪声情况下,各种正弦波频率算法、采样频率设置和测量精度的关系.总结了应用频率测量算法的原则,为工程实际中仅利用A/D转换和计算机实现低成本正弦波频率测量提供了一种思路.     

基于LabVIEW的三点法频率测量技术

提出了一种基于LabVIEW的频率测量算法,给出了框图程序.该算法将现代测量理论与三点法相结合,完善了LabVIEW的信号处理功能.可应用于正弦波的频率测量,能有效地减小测频误差.     

基于软件观测器的无刷直流电机控制策略研究和实验

论文提出了一种基于软件观测器实现无刷直流电机的正弦波控制的策略。在无刷直流电机正弦波控制系统中,需要准确的检测电机的位置和速度,但仅仅依靠电机自带的霍尔传感器无法获得电机位置和转速的精确值。论文提出的软件观测器以无刷直流电机自带的开关型霍尔传感器输出信号为参考,通过软件对电机模型进行重构,从而计算出精确的电机转角和电机速度的观测值,实现无刷直流电机的正弦波控制。实验结果表明,该策略有效地提高了无刷直流电机控制系统的性能。