新型光栅信号数字细分技术及其误差分析

本文提出在圆光栅作为分度基准的高精度测量仪器中,利用A/D转换器和单片机,采用软件编程的方法,对光栅读数头输出的正弦波信号（sinθcosθ）进行新的构建,形成一线性函数。分别对新建函数和原函数进行过零检测并计数,实现莫尔条纹八细分,在八细分的基础上,用软件来实现对线性函数的幅度分割,采用查表的方式实现莫尔条纹十细分,本文还对采用此方法引入的细分误差进行了研究,与传统的细分法相比,硬件电路简单,细分误差小且便于误差修正,能实现高精度角度测量。     

基于互补函数算式的光栅快速细分方法

在介绍标准细分信号结构的基础上,阐述了互补函数算式的构建、细分算法和光栅快速细分的有限数据采样点的选取.提出的互补函数算式,给出了通用的细分格式和计算方法,避免了光栅信号采样值的象限判断以及分象限细分计算问题,且细分误差仅与光栅信号第一个采样值和最后一个采样值的精确度有关,与中间测量过程中的光栅信号采样值的误差无关.     

采用定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统

为解决异步电动机直接转矩控制(direct torque control,DTC)中低速运行时定子电阻变化对系统性能影响较大的问题,提出了一种基于定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统。其中定子电阻采用模糊神经网络进行辨识;电机转速采用基于转子磁链的模型参考自适应系统(model reference adaptive sys-tem,MRAS)法进行估计;同时采用三输入单输出的模糊控制器调节脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号占空比的异步电动机直接转矩控制的策略,三输入变量为转矩误差、磁链幅值误差和磁通角。此策略即在传统异步电动机直接转矩控制的基础上,用模糊控制器代替传统DTC中的滞环比较器和空间电压矢量状态选择器来细分控制规则,最后控制逆变器的开关,以减小低速时转矩和磁链脉动,提高系统转矩响应速度。仿真结果表明该系统可减小转矩和磁链脉动,提高系统的鲁棒性和自适应性,改善系统的动、静态品质。     

高精度编码器细分误差修正方法的研究

为了精密测量光电编码器在工作时的细分误差,提高编码器细分精度,提出了一种基于改进遗传算法的光电编码器光栅条纹信号细分误差测量分析方法。阐述了基本遗传算法的原理和实现方案,并进行了算法的改进与优化,利用采集到的离散信号数据,通过改进后的遗传算法对光电信号波形进行参数提取。分析了信号质量对编码器细分误差的影响,根据提取到的信号参数(直流分量,幅值,频率和相位)对光电编码器细分误差进行测量。实验结果表明,通过改进遗传算法提取的信号参数精度高,运算速度快,细分误差峰值为+2.51″和-4.52″。该方法可有效的测量光电编码器细分误差,对编码器信号的补偿与修正具有重要意义。     

计量光栅莫尔信号微控制器细分技术的研究

计量光栅位移传感器输出的两种正交莫尔信号包含了位移的全部信息，通过对其进行数据采样和数据处理可以达到对莫尔信号高倍细分的目的。本文提出了一种新的细分算法，给出了以微控制器为核心的细分电路结构和工作原理，并分析了这种细分方法的分辨力。     

基于光栅传感器的位移测量仪的研制

本文介绍一种基于光栅传感器的位移测量仪。它通过硬件电路对2个光栅传感器输出的信号分别进行20细分,然后对细分后的信号分别进行辨向和计数,再使用一个微处理器对辨向信号和计数信号进行处理,得到X-Y工作台在坐标X和坐标Y方向的位移值,最后根据误差修正算法对位移测量值进行修正,得到该仪器的测量分辨率为1μm且测量精度达±2μm(1σ)。此外,所研制的测量仪具有可靠、易于扩展和调试方便的特点。     

光栅测距及其提高分辨率的一种细分方法

本文介绍了光栅的精密测距原理及应用微机技术实现的细分方法，即用软硬件结合的方法对光栅输出的两路模拟信号进行同步采样和编码细分取代传统的硬件细分。文章阐述了细分原理，介绍了有关软硬件（同步采样电路、极性变换电路等）设计，并作了简要的误差分析。     

两种莫尔条纹查表细分方法的原理误差对比

为了适应科技军事领域对编码器精度的要求,广泛采用电子技术或软件技术对编码器光学最小分辨角进行细分.软件方法多采用合成函数八细分与幅值细分相结合的方法.对常用的两种合成函数法——绝对值差值法和正切函数法在信号偏离理想波形的实际情况下,引入的原理性误差进行了理论分析和软件仿真,结果表明:对于不同的莫尔条纹信号,正切函数法和绝对值差值法引入的原理性误差差别很大,根据实际莫尔条纹信号特点,选用不同的细分方法,对于修正编码器的细分误差,进一步提高码器的精度有重要意义.     

用于操作过电压试验和计算的电力系统等值简化方法的研究

用计算机和TNA研究复杂电网中的操作过电压时,通常要对电网进行等值简化处理。人们习惯于采用工频等值法简化电网。本文针对我国目前电力系统中的典型结线方式,研究和分析了由于工频等值所引起的误差及原因,论述了暂态等值电路能降低误差的依据和该电路的实现方法。     

电压矢量细分的感应电机DTC滑模变结构控制

通常造成感应电机转矩直接控制局限性的关键问题在于低速情况下的转矩产生脉动磁链和控制开关频率波动无法固定。设计了基于转矩与磁链滑模变结构异步电机直接转矩控制器。此控制器设计的输入信号分别采用定子磁链误差、电磁转矩误差等信号,输出信号采用12个细分电压矢量DTC空间矢量合成电压空间矢量。与传统的方案中将滞环比较器以及开关电压矢量选择表应用到DTC中相比,这个控制器具有磁链控制更为准确、转矩控制更为精细的特点,同时还能确保逆变器保持恒定的开关频率。最终的仿真以及实验的结果说明该控制方法具有有效性和可行性。     

单相逆变器SPWM控制的新方法

提出一种新的ＳＰＷＭ控制方法,采用三角波作为调制信号,通过多组双限比较器获得ＳＰＷＭ控制波形,根据反馈动态调节比较器的上限和下限实现稳压功能。介绍了基本原理和实际控制电路的组成,并给出实验结果。     

修正非线性误差的宽量程多电桥电阻测量电路设计

利用电桥测量电阻是各种自动控制和检测系统中广泛使用的一种方法,其测量精度和范围成为测量电路设计的关键技术。为解决传统单电桥电阻测量电路在宽量程范围内进行高精度测量的问题,通过对单电桥待测电阻与输出电压之间变化关系的分析,指明了等效电压与实际电压之间的非线性误差,提出了一种查表式修正非线性误差的方法,并给出了在线性公式基础上修正非线性误差的计算公式以及测量精度计算公式,在此基础上设计了一种基于单片机控制的可根据待测电阻值区间自动进行切换的多电桥电阻测量电路。该电路能够在较宽的量程范围内取得较高的测量精度,与传统的手动档位仪表相比较具有更好的便捷性和准确度。     

Study on Improving Precision of Analysis of Boost Ratio and Power Efficiency of Tapped‐Inductor DC–DC Converter Circuit

Analysis precision of boost ratio and power efficiency in boost DC–DC converter circuit is improved by proposing adaptive equivalent circuit of output diode of the circuit. In experiment, boost ratio and power efficiency in high boost ratio circuit were 9.89% and 76.5% respectively with its load resistance of 20 Ω driven by output voltage 10 V. In experimental results, error in theoretical values of boost ratio compared with the measured values of that was reduced to ?3.79% from 57.5% in the conventional circuit. In a tapped‐inductor high boost ratio circuit, error in theoretical values of boost ratio was reduced to 3.54% from 31.8%. Error in theoretical values of power efficiency with the measured values of that was reduced to 5.51% from 33.2% in the conventional circuit. In a high boost ratio circuit, error in theoretical values of power efficiency was reduced to ?3.32% from 17.3%. Power loss of every element in boost DC–DC converter circuits was analyzed with high precision by analysis of inductance current waveforms in those circuits. Error in theoretical values of power loss compared with measured values was reduced to equal or less than 5%.     

基于CPLD设计的高速机械传动误差采集模块

介绍了基于信号细分理论的机械传动误差采集模块部分的实现原理。给出了传动误差测量系统的整体设计,包括前置整形放大电路、误差采集模块及FIFO数据缓冲器、USB2.0传输模块、PC机等。基于CPLD芯片EPM7512AETC144设计了误差采集模块,描述了其组成部分(控制命令寄存器组、可控分频器、FIFO控制器、相差产生电路、全脉冲计数器、相差计数器等),并通过时序仿真验证了CPLD设计的正确性。该CPLD可再编程的特性方便了后续开发对采集模块的升级。     

基于DSP的阻抗测量系统的研究

根据矢量电流电压法阻抗测量原理,以数字化测量思路,提出了一种基于DSP的阻抗测量系统。该系统以DDS信号源为测量激励,通过对标准电阻和待测阻抗元件两端的信号进行采样,将采样信号进行DFT,最终通过相关计算,实现待测信号的虚实分离,得出测量结果。系统通过设置采样频率和采样点数,有效避免了信号频谱泄漏现象而产生测量误差。通过测量试验验证,给出了几种主要测量误差引发的原因以及减小误差的有效方法,最终保证了±1%的相对误差。相比利用相敏检波器和时间数字转换器测量阻抗,该系统在保证测量精度的同时,大大简化了硬件电路和软件设计。     

一种基于改进锁相环的谐波分析逻辑电路

改进锁相环(EPLL)相比传统锁相方法具有快速、稳定的优点.基于EPLL输出的同步倍频信号可以将异步采样数据同步化,再通过基于准同步采样数据的快速傅里叶变换,最终可以在快速实现信号跟踪的基础上获得精确的谐波分析结果.文中完成了这种基于EPLL的谐波分析逻辑电路设计,并在FPGA器件中得到了实现和验证.此外,还研究了非等间隔采样、异步采样数据同步化以及定点数运算对该谐波测量方法精确度的影响.所设计的逻辑电路已经应用于一款具有谐波分析功能的电能计量芯片的开发中.     

多用户负载功率的真有效值测量

分析了锁相真有效值测量的工作原理,需使测量系统一直跟踪电源频率的漂移,并把工频电源的周期严格N等分,才能消除原理性测量误差。采用锁相技术能产生与电源频率锁定的倍频脉冲。用CMOS专用数字锁相芯片CD4046(内部集成有鉴相器和压控振荡器)和分频芯片CD4040构成了实际锁相电路,外加由电阻和电容形成的简单的片外积分环路滤波器。给出了硬件电路,并分析了其基本工作原理。描述了相位锁定过程,并讨论了相位锁定后的电路工作情况。实际运行证明所设计的硬件电路测量精度合乎要求。     

非对称延迟对正余弦编码器的影响及补偿策略

针对一种新型发电机不抽转子膛内故障诊断的智能检测平台需要抗性好、精度高的编码器来进行位置信息 采集处理从而实现精准计步的问题,分析了当磁电编码器采样的正余弦信号之间存在偏差时,通过传统的细分方法 计算角度将会存在一定的偏差。对此建立仿真模型分别讨论了正余弦信号不同延时情况下对细分精度以及转速的影 响,在此基础上提出了新的采样策略来尽可能的减少延时影响,从而保证平台在运动过程中可以获得精确的位置信 息。实验结果表明新的采样策略可以有效减少延时影响造成的偏差,提高细分精度,具有良好的性能。     

空间应用的两相混合式步进电动机细分电路设计

针对空间应用的两相混合式步进电动机,设计了基于FPGA的电流细分电路,电路的设计采用了矢量恒幅均匀旋转细分法以及恒流斩波驱动技术,形成多个稳定的中间电流状态,以实现将一个步距角细分成若干步的功能。实验结果表明,该细分电路可以有效地提高步进电动机转动平稳性,尤其可以很好地改善步进电动机的低频振荡现象。