绝对式磁编码器设计及其在伺服系统的应用

磁编码器作为一种非接触式位置传感器,已经在伺服控制领域得到越来越多的关注和应用。相比接触式位置传感器,或光电编码器,磁编码器更加可靠,且更容易制作为绝对式位置传感器。本文介绍了绝对式磁编码器工作原理以及反正切法角度解算方法,提出了一种基于角度跟踪的角度解算算法,并基于Macrochip的dsPIC33EV芯片实现了采用两种角度解算算法的绝对式磁编码器,然后对两种磁编码器自身特性及其在伺服系统中的表现进行了对比,通过对两种算法进行充分的对比和试验验证,总结了两种算法的优缺点及适用场景。     

基于Arduino的磁编码器轴角解算系统设计

磁编码器轴角解算技术是伺服系统中反馈电机运动状态的关键技术之一.磁编码器轴角解算的精度是决定伺服系统精度的关键因素之一.为提高轴角解算的精度,基于霍尔式磁编码器工作原理,设计了基于Arduino的磁编码器轴角解算系统.该系统以Arduino作为主控制器,由正交安装在磁铁下方的2个霍尔元件构成磁编码器.磁编码器感应磁场变...     

基于新型磁编码器的快速解算方法研究

在介绍新型磁编码器工作原理的基础上,基于线性霍尔元件的输出信号,提出了一种针对磁编码器的快速解算方法,并给出了详细的解算步骤及方法.实践表明,该解码算法完全满足全数字伺服系统位置反馈的性能要求,具有很强的实用价值,尤其对车用磁阻式旋转变压器的解码问题,有一定的参考意义.     

磁罗盘姿态解算及误差补偿

详细介绍了磁罗盘的姿态解算原理,并分析了造成磁罗盘解算误差的主要因素,提出了基于最小二乘的36位置法,重点对其中的罗差以及制造误差中的零位误差和灵敏度误差进行了补偿修正;并用项目试验验证得出:当只进行零位误差和灵敏度误差修正时,磁罗盘的偏航角解算误差最大可达3°;而经过罗差补偿后,磁罗盘的偏航角解算误差可控制在0.5°以内;实验结果表明,经过补偿后,磁罗盘的解算精度明显提高,且成本低,使用简便,适用范围广。     

基于TLE5012B的高精度多圈绝对式磁编码器设计

针对工业领域某些伺服电机位置控制需要高精度、小体积、强抗干扰能力的多圈绝对值编码器的特殊场合,设计了一种基于英飞凌公司的角度传感器TLE5012B的多圈绝对式磁编码器,该编码器可提供最高15位分辨率的位置信息.利用ARM微处理器对角度传感器的数据进行采集和处理,提供单圈绝对位置、多圈值、UVW信号和ABZ信号,采用SSI通信接口输出数据.本编码器具有掉电记忆、位置清零等功能,而且成本低,已应用于实际工控系统中.     

旋转弹用滚转角磁测系统设计

针对传统捷联式惯性测量系统存在积累误差导致滚转角测试误差较大的问题,设计一种新型的基于纯地磁场信息的滚转角磁测系统。该系统以磁测姿态原理为基础,以嵌入式微控制器STM32F415为控制、解算核心实现对滚转角的测量。通过高精度三轴速率转台的飞行仿真实验结果表明,该滚转角磁测系统能够实时准确地解算出载体滚转角,测量误差保持在 3度以内,具有较强的可行性和较高的测试精度。该滚转角磁测系统具有体积小、测量误差不随时间积累等优点,为旋转弹的滚转角测量提出了新的思路,具有一定的工程应用价值。     

弹载磁测系统等效安装误差的在线标定与补偿

针对旋转弹用磁测系统在飞行过程中,存在由机械安装误差以及固定磁干扰带来的测量系下三轴磁矢量与弹体系不平行问题,提出一种磁测系统与弹体之间等效安装误差角的在线标定补偿法;通过分析磁测系统实时输出的三轴地磁矢量信息,建立测量信息与误差的误差模型,利用类正弦信号特征值求取误差角,进而补偿磁测信息中的误差项,最终提高磁测系统解算输出的滚转角精度;实验结果表明,当弹体仅做滚转运动时,经过该方法补偿后磁测系统解算的滚转角比补偿前解算的滚转角精度可提高6倍以上,滚转角解算误差保持在2.以内,可以满足制导弹药对滚转角的精度需求.     

拉线式机器人末端定位精度测量系统

设计了一种基于拉线式编码器的机械式测量系统,可用于标定机器人末端定位精度和轨迹误差测量,该系统具有结构简单,操作方便,对测量环境要求低的特点。该系统基于三边测量技术原理,通过LabVIEW开发的上位机软件同步采集机器人连续运动状态下的编码器实时反馈数据,经过误差补偿、分析处理后,可实时计算机器人末端执行器的位置、速度、加速度等性能参数,并对影响系统精度的因素进行分析,利用冗余数据对测量结果进行了优化与改进。     

基于双十字形测量结构的磁信标定位方法

为解决地磁场对磁信标定位影响较大的问题,首先提出了一种两点式磁梯度张量解算运动载体位置的定位算法,然后通过对定位算法进行分析,设计出测量两点磁梯度张量的双十字形测量结构,最后建立关于以位置坐标为参数的非线性方程,利用粒子群算法得出目标位置的最优解。仿真结果表明磁信标与运动载体在单一坐标轴上的距离大于25 m时,磁传感器精度和信标磁矩对定位误差影响较大,在环境磁噪声影响下,当信噪比低于80 dB时,定位误差显著增大,基于双十字形测量结构的磁信标定位方法可有效消除地磁场和其他恒定磁场的影响。     

基于UWB与IMU的多传感器融合室内定位技术研究

随着室内定位需求的不断提高,室内定位精度的提高成为目前研究的热点,单一传感器定位技术在复杂的室内环境中定位误差较大、精度较低。针对上述问题提出了一种基于UWB和IMU融合的室内定位方法。该方法首先利用卡尔曼滤波算法对UWB定位技术的伪距信息进行非视距误差的处理,利用最小二乘法解算出位置信息,进而与IMU定位系统解算出来的位置进行松耦合,将UWB定位信息作为量测方程,IMU定位信息作为系统方程最终得到松耦合之后的定位结果。通过仿真实验表明,上述方法可以有效地抑制UWB非视距误差和IMU累积误差对定位精度的影响,提高室内定位的精度。     

基于CPLD的AGC系统位置检测接口电路设计

压下油缸位置闭环高精度控制是实现冷轧带材板厚板形高精度控制的基础,缸位移信号的检测精度直接影响油缸位置闭环精度。以CPLD为主控制芯片,利用VHDL硬件描述语言,设计了板厚控制(AGC)系统油缸位置检测接口电路,实现了Sony磁尺等增量编码器形式的信号采集与处理。该位置检测接口电路采集和处理信号速度快,抗干扰能力强,若封装成独立模块,可应用于其他工业领域。仿真和试验验证了所设计的AGC系统位置检测接口电路的可行性。     

基于椭球拟合的三轴磁传感器误差补偿方法

考虑现有多轴磁传感器的标定补偿方法普遍存在计算量较大、操作时间长、场地要求面积大、标定设备要求高等问题,提出了基于椭球拟合的三轴磁传感器误差标定补偿方法。在分析传感器误差产生机理的基础上,建立了磁传感器误差模型,推导了误差系数的解算公式,并利用椭球拟合的方法对三轴磁传感器进行了测试标定与误差补偿。实验结果表明,该方法能够正确、有效地标定补偿三轴磁传感器不正交误差、灵敏度误差和零偏误差,具有修正过程简捷、省时、精度高特点不依赖于精密仪器提供准确的方向基准、水平基准等,能够广泛应用于多轴矢量传感器的误差标定和有效补偿。     

航姿参考系统中磁航向传感器误差标定与补偿

对于航姿参考系统中磁航向传感器的输出精度来说,误差环境对其精确度的影响起着很大的作用.为了校正磁航向传感器的误差,提出了一种基于改进最小二乘法的椭球拟合法,对三轴磁传感器误差做快速标定补偿.首先,对磁航向传感器的误差产生机理进行有效分析,然后,针对分析结果建立误差椭球模型,推导出误差系数的解算公式,利用改进的椭球拟合方法对磁航向传感器进行标定和补偿.实验结果表明,改进的椭球拟合方法能够正确快速的标定补偿磁航向传感器的零偏误差、非正交误差、灵敏度误差,在解决当前磁传感器标定补偿计算量大、操作时间长、标定设备要求高等问题上达到了预期的效果,具有补偿效果显著,简单易行等特点.     

伪距误差对于GPS接收机定位解算的影响分析

在研究GPS接收机定位解算原理的基础上,使用HLA/RTI和STK技术对GPS接收机定位解算进行了仿真实现,通过控制产生伪距差进行定位解算,对解算结果进行了统计分析与回归分析,得出了定位解算误差与伪距误差显著线性关系的结论.     

一种改进编码器角度解算过程的方法与实现

在机械电子一直是一个热门学科,其目的是通过软件控制机械操作来代替机械的哑巴解决方案。DS-25旋转电子编码器能够很好地与机械电子应用相匹配,其输出为两路标准的sine和cosine曲线,通过分析sine和cosine数值来计算编码器所对应的绝对角度位置。通过对DS-25的工作模式分析和实际应用情况提出角度解算的改进方案,该方案利用DS-25工作于粗略模式下测试到的角度值来推算精确模式下的信号周期,结合精确模式下测试到的角度值来计算编码器所对应的绝对角度。摒弃其原有的复杂查表过程进而节省电子表格的存储空间,在降低硬件成本的同时提升了软件灵活性。实验证明,算法的改进能够节省约2KB的存储空间,角度位置误差能控制在1‰以内。     

煤矿井下连续采煤机定位方法研究

目前井下采掘装备定位方法大多采用惯导加里程计、视觉测量、测距雷达等辅助测量方式来降低惯导随时间累积所产生的位置漂移误差,但这些方法对辅助测量方式的可靠性与测量精度要求较高,且采用集中式卡尔曼滤波对数据进行滤波解算,存在计算量较大、容错性较差等问题。针对上述问题,提出了一种由捷联式惯导、测距雷达及里程计组成的连续采煤机定位方法,使用测距雷达与里程计分别测量连续采煤机的位移量,通过航位推算法推算得出机身的二维位置信息,利用二维位置信息对惯导位置解算信息进行反馈修正,减少惯导随时间累积所产生的位置漂移误差。采用联邦式卡尔曼滤波对各传感器推算得出的位置信息进行滤波解算及数据融合,通过降低方程维数减少计算量,在保证测量精度的同时还具备一定的容错性。仿真实验结果表明,该定位方法的定位精度可达±2cm,定向精度可达15′,联邦式卡尔曼滤波算法计算量小且具备一定容错性,可为连续采煤机在巷道约束环境下的位姿精确测量、巷道自动成形控制和远程控制奠定基础。     

常规弹药滚转角磁测算法中偏航角干扰分析

在常规弹药利用地磁场信息制导中根据其弹道特点通常将偏航角设为零进行弹体滚转角解算,这就会导致偏航角变化时滚转角解算精度受到影响.针对滚转角磁测算法中假设偏航角为零时偏航角变化会引起滚转角解算误差的特性,采用非线性系统小扰动线性化的方法求出偏航角对滚转角解算精度的具体影响规律.首先分析了利用地磁场信息进行滚转角解算的原理并说明算法中偏航角引起滚转角解算误差的原因,然后推导了滚转角解算的系统误差方程并分析影响解算精度的因素,最后进行仿真和半物理实验验证.仿真和实验结果表明,此误差方程能够计算出偏航角变化对滚转角解算误差造成的具体影响,从而为后续常规弹药制导中弹体发射条件提供理论依据.     

煤矿井下基于降噪自编码器的航向估计算法研究

针对煤矿井下高动态、强磁场的复杂环境,使用智能手机中陀螺仪解算航向角存在较大累积误差这一问题,提出一种基于降噪自编码器的卡尔曼滤波融合航向估计算法.该算法由卡尔曼滤波融合航向解算和旨在消除原始惯性传感器数据噪声的降噪自动编码器组成,通过训练降噪自编码器对井下惯性传感器数据进行降噪处理,并利用卡尔曼滤波融合陀螺仪积分航向解算和九轴传感器航向解算,得到矿工运动的航向角.本文在鄂尔多斯高头窑煤矿采集矿工运动数据,试验结果表明,在高动态复杂矿井下,本文算法较九轴传感器航向解算有较强的抗干扰能力,满足井下矿工PDR航向估计需求.     

期望指标集约束下一类随机系统的满意PID控制

研究一类随机系统具有期望的动态误差系数、稳态输出方差和相对稳定裕度约束的满意PID控制问题．首先应用满意控制思想,给出期望指标集的相容性定义;然后分别推导出PID控制器满足期望的稳定裕度指标的参数域边界解析式、满足期望的动态误差系数指标和期望的稳态输出方差指标的参数解集的解析式;最后给出期望指标的相容性判别方法以及相容性解集求取策略．通过算例验证了所提出方法的有效性．     

基于卡尔曼滤波的超宽带定位技术应用

利用超宽带定位技术,改进了基于三边定位技术的超宽带室内定位技术应用模型.该模型基于TW-TOF(双向飞行时间法)采集定位数据,利用三边定位原理解算坐标位置,结合卡尔曼滤波算法,解决了定位模型中由于设备自身误差带来的定位误差大和定位点漂移等问题,进一步提高了定位精度.经现场实验检验,定位模型的定位坐标精度可达厘米级,误差...