基于高频脉冲插值细分的角度传感器研究

提出了一种新结构的角度传感器,原理是通过对电光栅的机械角进行高频脉冲线性插值细分,简化了传感器的机械结构和难度,相对于普遍使用的高精度光栅角度传感器解决了在机械物理条件上细分角度这一难题。通过软件仿真和硬件实验测试对系统进行了验证,并通过实验对测量系统的误差进行了分析测试。仿真与实验表明:该角度传感器在理论上可达到很高的精度,具有很好的应用前景。     

精密离心机转速测量系统设计

为了提高精密离心机的转速控制精度,需要有高精度的转速测量装置。文中利用光栅传感器把转速信号转换成脉冲信号,使用数字逻辑实现对光栅信号的频率细分,并采用FPGA对电机转速进行测量。通过SPI接口实现与外部设备间的通信,从而提高对转速的测控精度。     

基于闭环控制的自动转位系统设计

针对某型设备自动转位系统控制及测角精度需要,采用步进电机驱动、机械机构及光栅测角细分的方法,设计了一种基于步进电机闭环控制的自动转位系统。该系统通过步进电机驱动细分和转台机械细分达到了0.5″的转位分辨率,利用光栅测角的正切法细分达到了1″的测角。实验表明：该系统控制精度达到6″,满足了系统设计精度为5″左右的要求。     

薄膜拉伸机的测控虚拟仪器设计

针对步进电机驱动、精密定位平台传动、直线光栅传感器测量拉伸位移、电阻应变力传感器测量拉伸力的高分辨率薄膜材料拉伸机,运用编程软件LabVIEW设计出一款基于数据采集卡USB6009的虚拟仪器。它能够实现光栅信号四倍频细分、辨向、可逆计数,自动采集处理保存传感器数据,还能发出脉冲信号和电平信号来分别控制步进电机的转速与转向,从而能够真正实现高分辨率自动化测试。     

电机转矩转速测量方法的分析

电机的转矩和转速是最重要的两个参数,对它们的测量必须准确.根据用户提出的测量航空电机具体要求,本文分析了转矩和转速的测量原理,指出了采用应变式和光电式传感器构成测量仪更适合测量大转矩、高转速电机.虽然与传统的测量方法一致,但经过理论分析,得出了这种测量方式机械结构影响测量稳定性的原因,即传动轴受减速器齿轮啮合力作用产生的弯曲应变和结构谐振对测量精度影响最大.本文通过精确的计算,充分地考虑了机械结构对测量稳定性的影响,提出了选择转矩传感器及转速传感器的基本原理与方法.据此,在所研制的电机测量仪中,大大地提高了测量精度,并有效地减小了测量仪的体积和重量,适合航空工业应用.     

一种基于光栅摆的倾角传感器设计

针对目前高精度倾角测量领域中测角量程偏小的问题,利用重力摆原理设计了一种光栅倾角传感器。首先简述了传感器的测量原理,对内部机械部件与光电部件进行了选型与参数计算;其次结合光栅信号特征,设计了差分放大与整形调理电路,并从信号噪声与制造安装两方面进行了本体误差分析;最后通过实验验证了传感器的测量效果。实验结果表明:传感器具有较好的测量精度,经四倍电子学细分后,测量分辨率达到0.25 mil,能够满足工程应用要求。     

基于虚拟仪器的电机测控实验系统

在对比国内外电机特性测控系统的基础上,结合高校相关课程实验的需要,设计了基于虚拟仪器的电机实验系统.该系统利用磁粉制动器实现了对电机的加载,用数据采集卡和定时/计数卡实现对电机的控制,利用数字式转矩转速传感器采集转速与转矩信号;充分利用LabVIEW图形化开发平台的优势,将电机的控制和测试变得智能化;在机械结构的设计上,通过不同尺寸联轴器的拆装使该测试系统能适用于不同电机的控制和特性测量.利用此系统可以方便地对电机的控制性能进行测试.     

精密减速器角位移测量系统设计

为了实现对精密减速器输入端和输出端角位移的精密测量,建立精密减速器角位移测量系统。对该系统的机械结构、角度测量及标定方法、基于非线性最小二乘法的误差补偿模型进行研究。通过"立式筒状"结构和圆光栅角度传感器"前置"避免了传统检测仪的弱刚度结构和轴系形变对角度测量造成的影响。使用光电自准直仪与24面棱体结合的方式离散标定圆光栅角度传感器的角位移测量误差,研究基于谐波分析的误差补偿方法,对角坐标进行补偿,进一步消除误差。实验结果显示,通过优化检测仪的结构设计,角位移测量精度达到±7″;误差补偿后,角位移最终测量精度达到±2″,满足减速器角位移测量的高精度要求,对类似测角系统也有参考价值。     

基于光纤光栅法珀腔传感器的结构表面温度测量方法

针对结构表面温度测量需求,提出了一种基于光纤光栅法珀腔传感器的表面温度测量方法,通过光纤光栅和光纤法珀 传感同时获取被测结构的温度、应变信息,从而补偿应变对温度的交叉敏感。 本文分析了光纤光栅法珀腔的表面温度测量原 理,通过仿真对传感器的主要参数进行了设计;并提出了一种基于双参数的最小均方差估计算法用于光纤光栅法珀腔传感器的 信号解调;最后,对光纤光栅传感器和光纤光栅法珀腔传感器进行了温度测量对比实验。 试验结果表明,光纤光栅法珀腔温度 传感器在常温到 400℃范围内,温度测量值的直线拟合相关系数为 0. 998 4,最大误差百分比为 1. 46% ,均优于单光纤光栅温度 传感器。     

用遗传神经网络对光栅传感器信号高精度细分研究

针对当前提高光栅传感器测量精度方法的一些不足 ,对用遗传神经网络实现光栅传感器高精度细分 ,提高测量精度进行了研究。研究表明 ,通过少量样本点的学习 ,用神经网络拟合出光栅传感器的传输特性 ,对任意输入值 ,经神经网络泛化后 ,能产生高精度输出 ,并通过实验验证了该研究的有效性     

三相反应式步进电机的高性能驱动电源

提出了一种可变细分的高性能步进电机驱动电源，该电源用于驱动三相反应式步进电机。细分波形由AT89S52单片机控制DAC0832数／模转换器产生，驱动单元采用高压型恒流斩波电路。该电源在控制步进电机转动时，微步精度高，低速运转时电机振荡小，高速运转时输出力矩大。通过选择合适的细分数，可与不同档次的CNC控制器配套使用。批量使用结果表明，该电源稳定性好、性价比高，具有一定的推广使用价值。     

步进伺服系统细分控制的研究与实践

在加工过程中,步进电机伺服系统是一种重要的伺服系统。本文介绍了提高步进伺服系统控制精度的新方法。通过步进电机细分控制及优化,改进了系统的启动矩频特性及惯频特性,减小振荡幅度,增加了系统的低频特性,提高了定位精度。     

Very-low speed control of PMSM based on EKF estimation with closed loop optimized parameters

When calculating the speed from the position of permanent magnet synchronous motor (PMSM), the accuracy and real-time are limited by the precision of the sensor. This problem causes crawling and jitter at very-low speed. Using the angle from the position sensor, an extended Kalman filter (EKF) designed in dq-coordinate is presented to solve this problem. The usage of position sensor simplifies the model and improves the accuracy of speed estimation. Specially, a closed loop optimal (CLO) method is devised to overcome the difficulty to adjust the parameters of the EKF. The EKF is the feedback link of speed control, CLO method is derived from the perspective of the speed step response to optimize the measurement covariance matrix and the system covariance matrix of EKF. Simulation and experimental results, comparing the low-speed performance of the EKF and sensor feedback methods, prove the effectiveness of the method to adjust the parameters of EKF and the advantages in eliminating the low speed jitter.     

三相反应式步进电动机的高性能驱动电源

提出了一种可变细分的高性能步进电动机驱动电源,该电源用于驱动三相反应式步进电动机。细分波形由AT89S52单片机控制DAC0832数/模转换器产生,驱动单元采用高压型恒流斩波电路。该电源在控制步进电动机转动时,微步精度高,低速运转时电动机振荡小,高速运转时输出力矩大。通过选择合适的细分数,可与不同档次的CNC控制器配套使用。批量使用结果表明,该电源稳定性好、性价比高,具有一定的推广使用价值。     

同步辐射光束位置监测系统中电细分控制技术

为了实现探测调整机构的高精度移动和定位,采用了基于单片机控制的PWM步进电机细分驱动技术.利用电流矢量恒幅均匀旋转的方法,即给步进电机两相绕组分别通以不同的电流,使合成的电流矢量恒幅均匀旋转,实现了32细分微步驱动.步进电机绕组存在的非线性误差,造成了细分后步距角的不均匀,其最大误差为24.8%,采用拉格朗日插值多项式拟合法进行误差修正后,提高了细分精度,最大误差为8.1%.     

颗粒物料高速、高精度自动称料系统研究

提出了颗粒物料高速,高精度自动称料系统的设计思路、解决方法及实现的技术路线.采用步进电机与螺旋推进机送料,采用电阻应变片式称重传感器、单片机与螺旋推进机的闭环自动控制系统,计量精度高,可实现全自动称料.     

基于衍射光栅计量系统的非接触轮廓测量位移传感器

聚集检测法是一种非接触轮廓测量方法,但是现有的聚焦检测法采用音圈电机,其测量精度有限.针对此问题,文中提出了一种非接触位移传感器,该传感器基于改进的傅科聚焦检测法,并带有衍射光栅计量系统.通过压电驱动器取代音圈电机驱动,并配合位移计量系统,提高了传感器的测量精度.在表面轮廓采样时,根据聚焦偏差信号,压电驱动器驱动聚焦透镜作垂直运动,使焦点始终在工件表面,同时衍射光栅计量系统测得聚焦透镜的垂直位移并将其作为采样点的轮廓高度.所有采样点的位移显示出被测量表面的整个轮廓,评定软件处理这些位移数据即可获得测量结果.该非接触的位移传感器的分辨率为10 nm.