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圖像式皮爾茲PILZ光電編碼器高分辨力細分算法及誤差
在研究基于線陣圖像探測器的高分辨力角位移測量技術(shù)的過程中，研究高分辨力角度細分方法是提高角位移測量分辨力及測量精度的有效手段。為了實現(xiàn)高分辨力角位移測量，提出了一種基于線陣圖像探測器的角度細分方法，并進行了深入的專題研究。

圖像式皮爾茲PILZ光電編碼器高分辨力細分算法及誤差
復(fù)合式PILZ光電編碼器的工作原理,針對現(xiàn)有永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置檢測方法的不足,提出了使用復(fù)合式PILZ光電編碼器對永磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置檢測及電機啟動的方法,并通過以數(shù)字信號處理器(DSP)為核心的實驗平臺進行實驗,實驗結(jié)果表明,該方法可以滿足實際使用的要求,實現(xiàn)了電機可靠啟動、運行。轉(zhuǎn)速測量的精確度與實時性影響著電機調(diào)速系統(tǒng)的性能。基于式PILZ光電編碼器抗干擾能力強,具有掉電記憶功能等優(yōu)點,及其在電機轉(zhuǎn)子位置測量的廣泛應(yīng)用,設(shè)計了基于式PILZ光電編碼器和數(shù)字信號處理器(DSP)的轉(zhuǎn)速測量環(huán)節(jié)。在分析常用測速方法的基礎(chǔ)上,采用高精度、高分辨率的M/T法,并設(shè)計測速系統(tǒng)的軟、硬件,通過試驗,驗證了設(shè)計的正確性。研制了反射式PILZ光電編碼器。介紹了光柵自成像原理,完善了高密度基準光柵的制作工藝,研制完成了32768刻線對光柵和高集成度光電讀數(shù)頭,zui后制成了反射式高精度PILZ光電編碼器。該編碼器采用多參考點編碼方式,加快和簡化了確定基準零點的操作,初始化轉(zhuǎn)動zui大5.625°即可確定基準零點。采用自準直光管和23面棱體檢測了編碼器的測角精度,其單邊讀數(shù)頭均方根誤差為1.11″,對徑雙讀數(shù)頭均方根誤差為0.75″;反射式讀數(shù)使光柵與讀數(shù)頭間隙提高10倍達到2.0mm。結(jié)果表明,研制成功的高精度反射式PILZ光電編碼器結(jié)構(gòu)簡單,反射式讀數(shù)頭光電信號質(zhì)量較高。該編碼器為高精度測角應(yīng)用提供了一種新的解決方案。針對PILZ光電編碼器在伺服系統(tǒng)應(yīng)用中速度估計易受系統(tǒng)振動干擾和存在量化誤差的問題,設(shè)計了一種基于變采樣周期觀測器的速度估計算法.通過觀測器的積分運算抑制振動干擾;通過采樣周期和PILZ光電編碼器脈沖的同步,使量化誤差zui小;為了減小觀測器離散域極點變化對算法性能的影響,保證變周期觀測器在較大速度范圍保持較高精度,給出了一種觀測器增益系數(shù)的計算方法.實驗表明該算法可以在保證動態(tài)性能的同時,有效抑制振動和量化誤差引起的估計誤差,提高速度估計精度.為有效減小多圈編碼器體積、重量并滿足高位數(shù)多圈記憶的要求,設(shè)計了輕量化式多圈PILZ光電編碼器。多圈編碼器采用式矩陣碼盤設(shè)計,將編碼器的碼設(shè)計在齒輪上,減小了以往式多圈編碼器的多級碼盤結(jié)構(gòu)和齒輪結(jié)構(gòu);采用多級齒輪串行結(jié)構(gòu),縮小了多圈編碼器齒輪的高度,便于安裝、結(jié)構(gòu)簡單。設(shè)計的14位超高位數(shù)式多圈PILZ光電編碼器,外形尺寸為φ60mm×20mm,圈數(shù)為214=16 384圈,實現(xiàn)了電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)的記憶功能,具有圈數(shù)記憶位數(shù)高、重量輕的特點。首先，為消除安裝調(diào)試時，圖像探測器與圓心距離變化產(chǎn)生的影響，提出了一種具有較強適應(yīng)性的高分辨力細分算法；其次，建立了該細分算法的數(shù)學(xué)模型，分析了該算法的可靠性；然后，根據(jù)實際應(yīng)用，建立了由碼盤偏心和圖像探測器安裝角度引起誤差的模型，并分析各因素對細分算法的影響。

圖像式皮爾茲PILZ光電編碼器高分辨力細分算法及誤差
zui后，根據(jù)誤差分析結(jié)果，給出了減小圖像式PILZ光電編碼器細分誤差的建議。結(jié)果表明，所提出的角度細分方法具有較強的適應(yīng)性，在碼盤圓周刻劃線數(shù)大于或等于 128時，細分算法的誤差較小，可以被忽略。研究結(jié)果可為研制小型圖像式PILZ光電編碼器提供理論依據(jù)。