1055818單極型磁編碼器的應(yīng)用DFS60A-BECC19968碼器由于其體積小,成本低,易集成的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于小型航拍器以及手持云臺等小型控制設(shè)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(jī)械誤差非常敏感,這導(dǎo)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(shè)計(jì)一種能對因機(jī)械誤差帶來的輸入信號偏差進(jìn)行補(bǔ)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(zhì)量,本文提出了一種基于改進(jìn)型限幅濾波加二次指數(shù)平滑的信號預(yù)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(chǔ)上,還具有低延遲,計(jì)算量低的優(yōu)點(diǎn)。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(diǎn),本文對因單極型磁編碼器安裝偏差導(dǎo)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(jìn)行了深入的分析,推導(dǎo)出了每一種誤差的數(shù)學(xué)模型,并通過MATLAB進(jìn)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(guān)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(jìn)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(yàn)算法精度,本文選用霍爾傳感器作為磁場感應(yīng)元件,16位輸出精度的臺達(dá)伺服電機(jī)作為參考,根據(jù)單極型磁編碼器的結(jié)構(gòu)原理搭建了算法精度驗(yàn)證平臺。實(shí)驗(yàn)對比了傳統(tǒng)的解碼算法,反正切和標(biāo)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(chǔ)上,和國外成熟的商用產(chǎn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,加入誤差修正后的算法對安裝偏差有較強(qiáng)的魯棒性,相對于傳統(tǒng)的解碼算法,改進(jìn)后的算法能將精度提高5～6倍,達(dá)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(fù)合調(diào)速理論和基于滑模觀測技術(shù)的無速度傳感方法及其實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。再次,因?yàn)閭鹘y(tǒng)算法的開發(fā),例如用傳統(tǒng)的C語言進(jìn)行編程時(shí)具有一定的缺點(diǎn),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(jìn)程以及降低開發(fā)的難度,本文將采用一種基于模型設(shè)計(jì)的開發(fā)方法對PMSM的控制算法進(jìn)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(jìn)程而且能夠?qū)崿F(xiàn)仿真與硬件電路的有效結(jié)合。首先,本文對PMSM的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了分析,描述了 PMSM在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)與仿真,對各個(gè)模塊進(jìn)行了詳細(xì)的分析并通過對仿真結(jié)果的分析驗(yàn)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(shí)驗(yàn),其中包括了控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì),控制系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)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(jī)部分設(shè)計(jì),后通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析驗(yàn)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(shè)計(jì),并通過與PID實(shí)驗(yàn)的對比驗(yàn)證了該方法具有更好的控制效果。后,由于對PMSM的驅(qū)動(dòng)控制需要通過編碼器獲取轉(zhuǎn)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(jià)。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(jī)的位置信號與速度信號進(jìn)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(jìn)行了分析,并在此平臺上對無速度傳感算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性.、

1055818單極型磁編碼器的應(yīng)用DFS60A-BECC19968和增量式光電編碼器組成,通過比較已有的各種轉(zhuǎn)速測量方法的不足,在不增加軟硬件復(fù)雜度的前提下,利用M法和T法在恰當(dāng)時(shí)刻的切換,實(shí)現(xiàn)較寬速度范圍內(nèi)的高精度測速,并給出了實(shí)際各種情況下動(dòng)態(tài)測速的軟件算法流程,利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該方法實(shí)現(xiàn)了較寬速度范圍內(nèi)的高精度測速,實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體測速條件靈活調(diào)整參數(shù),具有很強(qiáng)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(zhuǎn)窯軸線檢測和調(diào)整窯體提供必要的數(shù)據(jù)。本文對回轉(zhuǎn)窯輪帶和托輪的直徑測量儀進(jìn)行了詳細(xì)的研究。本文從機(jī)械裝置和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)方面介紹了整個(gè)測量儀。本儀器是基于滾輪法設(shè)計(jì)出的測量裝置,主體結(jié)構(gòu)有以下幾個(gè)部分組成。滾輪：與被測輪帶和托輪接觸旋轉(zhuǎn)；擺動(dòng)機(jī)構(gòu)：整個(gè)儀器的受力著力點(diǎn),力的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：微調(diào)裝置能讓滾輪的位置隨被測物的變化而自動(dòng)調(diào)整；夾持機(jī)構(gòu)：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(zhuǎn)而輸出一系列脈沖；單片機(jī)系統(tǒng)：對編碼器的脈沖信號進(jìn)行處理通過軟件程序計(jì)算和顯示所測直徑。數(shù)據(jù)采集和分析通過單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。由于本測量儀器中光電編碼器是關(guān)鍵的元件,也因其本身內(nèi)部電子元器件對使用環(huán)境比較敏感,準(zhǔn)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(jìn)行了詳細(xì)的介紹,并對影響光電編碼器精度的因素作了詳細(xì)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(shí)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(kuò)散進(jìn)入內(nèi)部。振動(dòng)因素：回轉(zhuǎn)窯是一種重載、大扭矩、多支點(diǎn)、靜不定運(yùn)行系統(tǒng),振動(dòng)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(dòng)對編碼器內(nèi)部影響原理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出抗干擾振動(dòng)的計(jì)數(shù)電路,可以有效屏蔽掉光電編碼器的干擾和振動(dòng)信號。根據(jù)誤差源分析,在單片機(jī)程序處理中,有效將數(shù)據(jù)采集計(jì)數(shù)誤差消除,進(jìn)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(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、便于攜帶、操作簡單,可以推廣使用。