1055818單極型磁編碼器的應用

1055818單極型磁編碼器的應用DFS60A-BECC19968碼器由于其體積小,成本低,易集成的優(yōu)點被廣泛應用于小型航拍器以及手持云臺等小型控制設備中。然而單極型磁編碼器的輸出精度對編碼器安裝過程中的機械誤差非常敏感,這導致單極型磁編碼器的精度普遍低于傳統(tǒng)的位置傳感器。因此,設計一種能對因機械誤差帶來的輸入信號偏差進行補償?shù)慕獯a算法對單極型磁編碼器的發(fā)展有著重要的意義。為了提高單極型磁編碼器輸入信號的質量,本文提出了一種基于改進型限幅濾波加二次指數(shù)平滑的信號預處理算法。該算法在有效濾除信號中椒鹽噪聲,增加信號平滑度的基礎上,還具有低延遲,計算量低的優(yōu)點。為了解決單極型磁編碼器輸出精度低,輸出精度對安裝偏差敏感的缺點,本文對因單極型磁編碼器安裝偏差導致輸入信號的四種偏離理想狀態(tài)的方式:幅值不相等,直流偏置,相位不正交,信號中的高次諧波噪聲,進行了深入的分析,推導出了每一種誤差的數(shù)學模型,并通過MATLAB進行了仿真,繪制了誤差在不同角位置的變化曲線。根據(jù)誤差與輸入信號偏差的關系,本文提出了兩種誤差修正方法,一是基于離散傅里葉變換對輸入信號幅值和相位進行分析求解的公式法,二是利用輸出誤差在圓周的不同角位置存在極值的現(xiàn)象的相位變換法。為了檢驗算法精度,本文選用霍爾傳感器作為磁場感應元件,16位輸出精度的臺達伺服電機作為參考,根據(jù)單極型磁編碼器的結構原理搭建了算法精度驗證平臺。實驗對比了傳統(tǒng)的解碼算法,反正切和標定查表法與加入誤差修正后的算法在不同的安裝偏差下輸出精度的差距。并在此基礎上,和國外成熟的商用產品AMS公司的AS5045單極型磁編碼器解碼芯片做了性能上的對比。實驗結果表明,加入誤差修正后的算法對安裝偏差有較強的魯棒性,相對于傳統(tǒng)的解碼算法,改進后的算法能將精度提高5～6倍,達到0.2°,優(yōu)于AS5045單極型磁編碼器芯片。問題開展研究,探索基于自抗擾控制的復合調速理論和基于滑模觀測技術的無速度傳感方法及其實驗室驗證。再次,因為傳統(tǒng)算法的開發(fā),例如用傳統(tǒng)的C語言進行編程時具有一定的缺點,比如開發(fā)難度相對較大、開發(fā)周期較長、開發(fā)效率低等。為了能夠加快系統(tǒng)的開發(fā)進程以及降低開發(fā)的難度,本文將采用一種基于模型設計的開發(fā)方法對PMSM的控制算法進行研究。該方法不僅能夠降低開發(fā)的難度、提高系統(tǒng)開發(fā)的進程而且能夠實現(xiàn)仿真與硬件電路的有效結合。首先,本文對PMSM的結構和工作原理進行了分析,描述了 PMSM在不同坐標系下的數(shù)學模型,描述了電壓空間矢量SVPWM的控制原理,并研究基于DSP模型設計的系統(tǒng)開發(fā)流程,搭建了基于DSP模塊的PMSM矢量控制系統(tǒng)的設計與仿真,對各個模塊進行了詳細的分析并通過對仿真結果的分析驗證了該系統(tǒng)的可行性。然后,研究基于DSP模塊矢量控制系統(tǒng)的實驗,其中包括了控制系統(tǒng)的硬件電路設計,控制系統(tǒng)的軟件部分設計包括中斷模塊、AD采樣模塊、PWM模塊、QEP模塊以及基于MATLAB的上位機部分設計,后通過對實驗結果的分析驗證了此系統(tǒng)的正確性。之后,針對系統(tǒng)存在建模誤差、外部不確定干擾等問題。本文研究了基于DSP模塊化編程的PMSM自抗擾控制,包括自抗擾控制的工作原理,簡化后的自抗擾控制器,PMSM速度環(huán)的自抗擾控制器的設計,并通過與PID實驗的對比驗證了該方法具有更好的控制效果。后,由于對PMSM的驅動控制需要通過編碼器獲取轉速與位置信號,但編碼器屬于易損器件并且提高編碼器的精度需要付出很大的代價。因此本文引入了無速度傳感控制方法,使用傳統(tǒng)滑模觀測器對永磁同步電機的位置信號與速度信號進行觀測,從而取代編碼器的作用。對無速度傳感控制方法和原理進行了分析,并在此平臺上對無速度傳感算法進行了實驗,實驗結果驗證了該方法的可行性.、

1055818單極型磁編碼器的應用DFS60A-BECC19968和增量式光電編碼器組成,通過比較已有的各種轉速測量方法的不足,在不增加軟硬件復雜度的前提下,利用M法和T法在恰當時刻的切換,實現(xiàn)較寬速度范圍內的高精度測速,并給出了實際各種情況下動態(tài)測速的軟件算法流程,利用實驗驗證了算法的準確性。實驗結果表明:該方法實現(xiàn)了較寬速度范圍內的高精度測速,實際應用中可根據(jù)具體測速條件靈活調整參數(shù),具有很強的通用性。 帶和托輪直徑的測量是檢測工作的重要部分。通過對其直徑的測量,可以看出磨損情況,也為回轉窯軸線檢測和調整窯體提供必要的數(shù)據(jù)。本文對回轉窯輪帶和托輪的直徑測量儀進行了詳細的研究。本文從機械裝置和數(shù)據(jù)處理兩個方面介紹了整個測量儀。本儀器是基于滾輪法設計出的測量裝置,主體結構有以下幾個部分組成。滾輪：與被測輪帶和托輪接觸旋轉；擺動機構：整個儀器的受力著力點,力的傳導結構；轉向機構：微調裝置能讓滾輪的位置隨被測物的變化而自動調整；夾持機構：將測量儀和固定樁固定；光電編碼器：安裝在滾輪軸上,隨滾輪軸旋轉而輸出一系列脈沖；單片機系統(tǒng)：對編碼器的脈沖信號進行處理通過軟件程序計算和顯示所測直徑。數(shù)據(jù)采集和分析通過單片機系統(tǒng)實現(xiàn)。由于本測量儀器中光電編碼器是關鍵的元件,也因其本身內部電子元器件對使用環(huán)境比較敏感,準確采集編碼器的脈沖信號顯得尤為重要。本文對光電編碼器測量原理進行了詳細的介紹,并對影響光電編碼器精度的因素作了詳細的分析。溫度因素：由于使用環(huán)境溫度較高而可能超出編碼器的承受溫度,在測量時間較短的情況下采用了高溫隔熱材料將編碼器包裹防止外界溫度快速擴散進入內部。振動因素：回轉窯是一種重載、大扭矩、多支點、靜不定運行系統(tǒng),振動普遍存在,為了保證編碼器輸出脈沖的可靠性,本文在研究振動對編碼器內部影響原理的基礎上設計出抗干擾振動的計數(shù)電路,可以有效屏蔽掉光電編碼器的干擾和振動信號。根據(jù)誤差源分析,在單片機程序處理中,有效將數(shù)據(jù)采集計數(shù)誤差消除,進一步提高了測量精度。在滿足我們要求的測量精度下,本儀器結構簡單、成本低廉、便于攜帶、操作簡單,可以推廣使用。