光电编码器误差检测转台的动态精度标定

由于光电编码器动态检测转台的分辨率、精度和转速都比较高,传统检测手段很难精确标定该类转台的动态精度,故本文开展了转台动态精度标定方法的研究。首先,分析动态转台工作原理,指出了影响转台动态精度的主要因素。然后,研究了动态误差的主要特性,提出了一种基于动态重复性的转台动态精度标定方法。最后,设计了FPGA+USB的数据采集电路,实现了对转台动态精度的标定。对自行研制的转台进行了动态精度标定。标定结果显示:提出的动态精度标定方法能够实现对转台的标定,验证了该转台能够实现对被检编码器的动态检测,解决了研制动态转台时缺少动态检测精度标定方法的难题。     

圆光栅增量式光电轴角编码器性能自动检测方法

本文提出了一种对圆光栅增量式光电轴角编码器精度及性能参数进行快速、自动、动态检测的方法，对编码器在各转速范围内输出信号的主要参数如分度精度、频响特性、正弦性、正交性、每转信号周期数、脉冲信号占空比等的检测、评定作了介绍。     

光电轴角编码器的发展动态

光电轴角编码器,又称光电角位置传感器,是一种集光、机、电为一体的数字测角装置.由于它结构简单,分辨率高,精度高,因此已被广泛应用在精密角位置的测量、数控及数显系统中.本文主要介绍了光电轴角编码器在国内外的发展现状,并说明了其工作原理及发展历史.针对光电轴角编码器的某些关键技术,我们也对其未来的发展趋势进行了扼要阐述.     

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,...     

基于SVPWM的无刷直流电机矢量控制系统研究

针对方波控制下无刷直流电机（BLDCM）起动抖动明显、转矩脉动大、噪声大等问题,提出了基于空间电压矢量脉宽调制技术（SVPWM）的正弦波驱动无刷直流电机的方法,分析推导了BLDCM在d-q坐标系下的数学模型,定性分析了矢量控制下交轴电流（iq）的变化.介绍了电压空间矢量控制的基本原理及其控制算法,利用Matlab7.0/Simulink建立了系统仿真模型.仿真结果表明,电压空间矢量控制下的无刷直流电机控制系统具有良好的静、动态特性;同时将仿真结果与方波控制得到的结果进行比较,证明了无刷直流电机在不同负载下通过矢量控制可以实现低转矩纹波、运动平滑、起动迅速、效率高的运行效果.     

无人机用无刷直流电机矢量控制系统设计

为了消除无刷直流电机的脉动转矩、振动和噪声大等缺点,使其满足无人机系统的需求,设计了一种基于滑模观测器的无刷直流电机矢量控制系统。该系统在使用双闭环矢量控制的情况下,加入了基于滑模观测器的无位置传感器,最后和无人机自驾仪进行连接。通过在无人机上的实际应用,该控制系统消除了无刷直流电机的脉动转矩,所设计的无位置传感器估计误差小、启动速度快、抖动小,适用于多种起飞方式。此外,其恒速运行平稳,加减速过渡平滑,可以满足无人机的高机动飞行要求,适合在无人机上使用。     

光电编码器检测装置的安装偏角对检测精度的影响

针对编码器在检测过程中因安装误差产生安装偏角的情况,分析了安装偏角、旋转角度和测量误差之间的关系。建立由安装偏差引起的非同心检测系统安装偏角的模型,通过实验分析3种不同程度的安装偏角$ 0^ \circ～{0.002^ \circ } $、$ 0.1^\circ～{0.102^\circ } $、$ 0.2^\circ～{0.202^\circ } $对被检编码器检测静态精度、动态精度的影响,得出了3种不同实验结果。实验结果表明,在检测编码器时,初次安装可控的安装误差在$ 0^\circ～0.102^\circ $范围内可以满足编码器检测技术指标,超过此安装误差的安全范围会导致编码器检测技术指标偏离检测标准。实验结论对提高编码器的检测精度与可靠性有参考价值。     

模糊-PI无刷直流电机矢量控制系统实现

针对无刷直流电机在传统PI方波运行下存在鲁棒性差,转矩波动大和运行噪音等问题,通过推导BLDCM在d-q坐标系下的数学模型,结合模糊控制和矢量控制理论,提出了模糊-PI无刷直流电机矢量控制方法;通过搭建Simulink系统仿真模型,分析了模糊-PI矢量控制算法下的转矩和转速波形;利用基于主控芯片STM32F的矢量控制系统平台对所提出算法进行了测试。研究结果表明,模糊-PI无刷直流电机矢量控制算法在不同负载下具有较好的鲁棒性,并可以实现低转矩纹波、运动平滑、起动迅速、噪音小的运行效果。     

小型编码器动态精度检测的安装误差控制

研究了小型编码器动态检测过程中由编码器与基准编码器轴系中心线不完全重合产生的偏角导入的安装误差,以便提高编码器检测装置的准确性和可靠性。分析了安装误差对被检编码器检测精度的影响,推导出了存在安装偏角时引入的安装误差公式及其控制范围公式。为了使编码器的动态检测能准确地反映编码器的实际精度,给出了最大偏角值α_(max)及高度差D_(max)的允许范围。使用现有21位检测装置对15位被检编码器进行了检测实验,分别对安装良好、小偏角和大偏角情况下的测量结果和安装误差曲线进行了比较和分析。结果表明:检测15位编码器时,将安装偏角值控制在0.36°以下可满足动态精度检测要求。本文提出的误差公式及控制方法可以运用在不同类型、不同精度的编码器检测过程中,对提高小型光电编码器动态检测的精度和可靠性很有意义。     

无刷直流电机矢量控制策略与实现

针对无刷直流电机采用传统驱动控制方式存在的电能利用率低、转矩脉动大、噪声高等问题,分析了电机出现这些现象的原因,给出了一种基于矢量控制正弦波驱动无刷直流电机的控制方法,并研制了磁场定向控制无刷直流电机控制系统。该系统以STM32F103VE控制器为核心,设计了逆变驱动、过压过流检测与保护等硬件电路,并给出了软件控制策略。实验结果表明,与传统的方波换相方式相比,矢量控制可使换相电流波动下降52%,降低了电机的转矩脉动和运行噪声,适用于如空调、抽油烟机等对运行噪声比较敏感的设备,有较高的应用价值。     

光电轴角编码器细分信号误差及精度分析

高分辨力光电编码器通常利用码盘精码两路正交的正、余弦信号,通过细分达到高分辨力.为使细分技术更加完善,本文对细分误差进行了专题研究.分别对信号直流分量误差、幅值误差、相位误差、谐波分量误差、噪声误差和量化误差等进行了数理分析,通过对细分误差的特性分析,得出了误差规律及其计算公式,形成了比较完整的光电编码器细分误差及精度分析的数理结果.结果表明,一般情况下细分精度在1.5％左右.文章指出,利用码盘精码通过细分提高分辨力,应在码盘选择、轴系设计、信号提取、电路设计、工艺调试等各个环节充分考虑细分误差的影响.研究结果可用于在产品设计时,合理进行误差分析与分配,预估产品的精度,为减小设计误差提供参考.     

小型光电编码器长周期误差的修正

针对小型光电编码器长周期误差成因及分布规律复杂的特点,提出了一种光电编码器长周期误差修正方法。建立了基于正交三角函数基的傅里叶神经网路误差修正模型,将光电编码器输入输出间的非线性优化问题转化为线性优化问题。误差修正模型以高精度基准编码器输出值作为学习目标;引进模拟退火策略的差分进化算法对网络进行训练,保证了在训练的初始阶段具有较强的全局寻优能力和在训练后期具有较快的收敛速度和较高的精度。运用设计的方法对16位小型光电编码器进行了长周期误差修正处理,实际测试显示：编码器的峰值误差由45"~-17.5"减小到10"~-8.75",长周期标准偏差由修正前20.3"减小到修正后4"以下。结果表明提出的长周期误差修正方法提高了光电编码器的精度。     

大型光电设备基准平面自动调平系统

选用三条机械支腿支撑大型光电设备载车,由安装在光电设备基座上的倾角传感器测得基准平面的倾角大小及方向,将此角度根据调平算法换算为三个机械支腿的伸长量,驱动机械支腿伸长使基准平面达到水平。给出了支撑腿数量、机械式支腿的选择依据,设计了一种可以在小角度范围内可以自动矫正受力方向的机械支腿,设计了整个传动系统,并且给出了驱动电路,还给出了调平算法。实验结果表明此调平系统不但达到系统所要求的调平精度指标,而且缩短了整个光电设备开展工作的准备时间,增强了载车的机动性能。     

光电陀螺稳定平台的分数阶控制

为了提高光电陀螺稳定平台的隔离度,改善其在速度扰动情况下的稳定精度和跟踪精度,将分数阶PIλ控制器引入到光电陀螺稳定平台的速率环控制中。首先,说明了采用常规PI控制提高系统精度的弊端,介绍了分数阶微积分和分数阶PIλDμ控制,提出采用分数阶PIλ控制器来提高控制系统的控制精度。然后,针对采用电流环的等效一阶纯积分控制对象,提出基于稳定裕度和剪切频率的设计方法,该方法同样适用于整数阶PI控制器。最后,以机载光电陀螺稳定平台为研究对象,分别采用分数阶PIλ和整数阶PI控制器进行了阶跃响应、速度扰动隔离和稳定精度的实验研究。实验结果表明,采用分数阶PIλ控制器的系统具有阶跃响应超调量小的优点,在幅值为3.14(°)/s,频率为0.5Hz的速度扰动下,速度扰动隔离度提高了约38%,稳定精度提高了约40%。实验表明,与整数阶PI控制器相比,采用分数阶PIλ控制器可在保证稳定裕度的前提下提高系统的控制精度,且与整数阶PI控制器一样具有易于工程实现的优点。     

基于模糊自校正PI的无刷直流电机驱动系统仿真研究

在Matlab/Simulink平台上建立了无刷直流电机驱动系统的动态模型,提出了无刷直流电机的模糊自适应-PI控制,根据偏差和偏差变化率,在线修改PI的积分时间常数和比例系数,控制PWM输出信号,获得了很好的控制效果。仿真结果表明,这种算法较之传统的PI控制方法,系统的超调量减小,没有振荡现象,且响应快。     

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。     

航天级光电编码器的信号处理系统设计

为了实现航天级光电编码器的小型化,减小航天设备的体积、重量并满足其冷备份要求,设计了具有双读数系统的航天级光电编码器信号处理系统。首先,介绍了双读数系统航天级光电编码器的精码和粗码信号处理方法以及信号处理系统的小型化和可靠性设计;然后,从光电编码器误差产生的原因及空间分布特征出发,对双读数系统航天级光电编码器进行了精度分析;最后,采用比较法,以23位高精度光电编码器作为角度基准,对该光电编码器进行了精度检测。实验结果表明:应用该信号处理系统的双读数系统光电编码器的分辨力为20″,精度σ≤30″。该系统已在工程项目中得到应用,实践表明系统的设计满足航天设备的技术要求。