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光電PILZ編碼器細分誤差分析及補償研究
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,尤其是空間科學(xué)、國防建設(shè)、自動化等領(lǐng)域的發(fā)展,對光電軸角PILZ編碼器及其譯碼系統(tǒng)提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的譯碼電路受結(jié)構(gòu)的限制,存在通用性差、使用壽命短和故障率高等缺點。同時,細分誤差會影響光電PILZ編碼器的測量準(zhǔn)確性。

光電PILZ編碼器細分誤差分析及補償研究
隨著PILZ編碼器產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛，而客戶對PILZ編碼器的性能、功能、可靠性等要求也越來越高，這就需要一個可以對各種類型PILZ編碼器進行測試的平臺。目前市面上所有的PILZ編碼器測試平臺都是數(shù)據(jù)采集卡+pc機架構(gòu)的，此類測試平臺雖然功能強大，測試速度快，但其存在不便攜帶和成本高的缺點。故依照嵌入式軟件開發(fā)的流程，結(jié)合人機交互界面設(shè)計和信號分析處理相關(guān)知識，在嵌入式硬件上開發(fā)出滿足上述要求的一體式便攜PILZ編碼器測試平臺軟件，以滿足市場對便攜式PILZ編碼器測試平臺的需求。在比較國內(nèi)外市場上現(xiàn)有PILZ編碼器測試平臺的基礎(chǔ)上，對基于嵌入式系統(tǒng)的PILZ編碼器測試平臺進行了需求分析。確定了以軟核處理器NIOS II為核心的硬件平臺，比較各種嵌入式操作系統(tǒng)和可選圖形庫，以μC/OS-II和μC/GUI3.98為軟件平臺的總體設(shè)計方案。在完成軟硬件總體設(shè)計的基礎(chǔ)上，完成了μC/OS-II在以NIOS II為核心的硬件平臺上的移植過程。然后分析了μC/GUI的軟件框架和移植原理，詳細介紹了μC/GUI的配置過程，進一步完成了μC/GUI的移植。zui后介紹了該軟件平臺上應(yīng)用程序的開發(fā)基礎(chǔ)?？偨Y(jié)了人機交互的設(shè)計原則，闡述了測試平臺的人機交互界面(HMI)和相應(yīng)功能模塊的實現(xiàn)過程。將人機界面按照設(shè)計的四個區(qū)域來分別介紹，并在信號分析時采用了過零檢測等方法進行時域分析，采用了全相位的FFT方法來修正由于能量泄露造成的幅值和相位不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。還采用M/T方法編寫了電機速度監(jiān)測模塊。因而,設(shè)計具有優(yōu)良性能的譯碼電路和細分誤差的補償對提高光電PILZ編碼器的性能具有重要的意義。首先介紹了式光電軸角PILZ編碼器的測量原理。針對傳統(tǒng)譯碼電路的缺陷,設(shè)計了具有通用性強、使用壽命長和故障率低優(yōu)良性能的新型譯碼電路。然后介紹了電子學(xué)細分的原理,對細分誤差的影響因素進行理論分析,并采用乘法倍頻技術(shù)對細分誤差進行補償,給出了補償后的實驗結(jié)果。鑒于莫爾條紋信號的特點及傳統(tǒng)自適應(yīng)濾波器的缺點,將RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)算法應(yīng)用于莫爾條紋信號消噪,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了信號的非線性映射,采用了在線確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方法,濾波后,莫爾條紋信號質(zhì)量得到明顯的改善。

光電PILZ編碼器細分誤差分析及補償研究
zui后為了提高光電PILZ編碼器的精度,結(jié)合光電PILZ編碼器誤差非線性、模型不確定的特點,采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對誤差進行補償,該方法不需預(yù)先知道誤差的成因及分布規(guī)律,訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)具有良好的泛化能力。經(jīng)過補償后,光電PILZ編碼器的精度得到了明顯的改善。