朱梦龙[1]2013年在《背靠背感应同步器测角系统的研究》文中研究说明在各种类型的位置测量装置中，感应同步器被广泛应用于工业领域中。感应同步器的精度是由其自身的误差来确定的，而感应同步器的误差测量通常需要更高精度的测量器件来完成，这无疑对测量器件的精度提出了更高的要求。因此，本文的目的是在无需更高精度的测量设备的情况下，通过合理地误差分离和补偿方法实现感应同步器的高精度测量。结合感应同步器的实际测量情况，介绍了适合于感应同步器的误差分离方法——组合互比法。组合互比法的形式不止一种，就其两种计算形式进行了论述，分析得到第二种算法是精确的，所求残差平方和最小。为了进一步说明第二种算法的正确性，从最小二乘法的角度推导了第二种算法的由来。同时，为了考虑实际情况下测量误差的引入对误差分离的影响，通过叁组不同量级的测量误差仿真，说明了误差分离后的残差与引入的测量误差是具有相关性的，残差是可以反映测量误差大小的。最后，对该算法的精度估算进行了分析。针对背靠背感应同步器的结构设计做了详细论述。背靠背感应同步器的主要目的是完成误差分离算法——组合互比法。因此，在分析组合互比法的实际运行方式的基础上，提出了适合于算法运行的感应同步器结构。在设计过程中对关键问题进行了分析并给出了解决方案。针对背靠背感应同步器测角系统的整体电路构建进行了研究。分析了测角系统采用鉴幅工作方式下的运行原理。设计了测角系统的硬件电路和软件部分，从主程序和子程序两方面的设计入手，论述了利用软件实现实时采样角度位置信息和实时输出角度的方法。在前面理论设计的基础上，搭建了测角系统的实验平台，完成了对实验平台的调试，所制作的实验平台可以完成角度位置信息的采集、转换和显示功能。针对感应同步器存在的误差形式进行了分析，根据其零位误差和细分误差的特点分别建立模型以达到误差拟合的目的。通过仿真实验数据证明了利用误差数据的傅里叶分解所得到的数学模型，可以实现误差的补偿。通过对两台背靠背感应同步器的实际测试，证明误差分离算法和误差补偿模型的正确性。通过合理的误差分离和补偿，在无需更高精度的测量设备的情况下，可实现感应同步器的高精度测量。
何俊[2]2008年在《基于绝对式感应同步器的角度测量系统》文中提出圆感应同步器测角系统是一种采用电磁感应原理的角度测量系统。传统的圆感应同步器测角系统采用的是单通道的感应同步器,在精度要求较高的时候,只能测量1°范围以内的绝对角度,而不能测量一个圆周内的任意角度的绝对坐标。而基于绝对式测角系统采用的是绝对式圆感应同步器。它有两相绕组:用于精测角度的720极绕组,精测1°范围内的绝对角度;用于粗测角度的单极绕组,粗测一个圆周(360°)内的任意角度,通过将这双通道的感应信号经过放大、模数转换,再进行粗精结合,完成一个圆周内任意角度的绝对坐标输出。本文采用绝对式圆感应同步器作为角度传感器,以AD2S80A作为角度模数转换器,FPGA作为数字信号处理器进行双通道角度信息的粗精结合和译码,采用总体开环和数字信号处理部分闭环的方案设计了绝对角度测量系统。具体论述了该系统的实现原理、硬件结构、电路分析并在此基础上对如何提高系统测量动态精度方面进行了一些有益的尝试。最后对整个系统的抗干扰能力提出了一些解决方案。
许杜弘[3]2016年在《感应同步器测角系统实现及误差的分析与补偿》文中进行了进一步梳理本文以航天用感应同步器对于测试精度的高要求为背景,以测试并补偿感应同步器的误差为目的,基于高精度单轴气浮转台设计并实现了感应同步器误差自动测试系统。该测试系统可以测试感应同步器360度内任意位置的误差,为应用感应同步器实现精密测角技术的研究提供了良好的实验基础。首先简述了感应同步器的工作原理、工作方式,并分析了感应同步器误差的来源及特点。感应同步器的误差主要有以机械角度360度为重复周期由安装误差等引起的长周期误差和以电气角度360度为重复周期由零位误差、幅值误差、谐波电势等引起的短周期误差两种。然后根据感应同步器的信号处理技术,提出了误差自动测试平台的方案,并完成了误差测试平台的设计。整个误差测试平台主要由硬件结构和软件结构两个部分构成,硬件部分以以AD2S1210为核心完成了对于感应同步器的激磁信号的产生与放大、感应同步器输出信号的滤波与放大,感应同步器角度信号的解算以及与上位机通信的接口;软件部分主要为上位机控制程序,通过MFC编程实现了可操作的人机交互界面,通过PMAC运动控制板卡对气浮转台进行控制同时通过ISA总线结构与板卡进行通信,读取经过处理的感应同步器数字角度,通过上位机软件的控制与计算,完成对于感应同步器误差的自动测试以及误差补偿功能。结合所设计的感应同步器误差测试平台,完成了对于感应同步器误差的测试与分析,得到了感应同步器误差特点和谐波组成。同时根据提出的线性补偿法和傅立叶叁角函数补偿法,实验并测试了两种方法的补偿效果,并进行了比较。最后提出了一种背靠背式的感应同步器误差分离方案,为以后感应同步器误差的测试和补偿研究打下基础。
韩啸[4]2013年在《基于DSP的绝对式感应同步器测角系统设计》文中研究说明本文设计并实现了以TMS320F2812DSP为数据处理核心的绝对式感应同步器测角系统，提出了实用和创新的方法对系统的误差进行了修正与补偿，取得了较为理想的效果。设计中注意使用性能出色、集成度高的元件，简化了系统结构，提高了稳定性和抗干扰性，实现了系统向一体化和小型化的迈进。感应同步器测角系统是一种精确测量角位移值、实时显示测量数据的数字化位置检测设备。本测角系统采用360对极绝对式圆感应同步器作为角度传感器。通过设计整合ICL8038激磁电路，AD620前置放大电路，AD2S80轴角数字转换电路以及TMS320F2812数据处理电路，完成了系统的硬件电路设计；通过设计编写数据采集、译码、粗精结合、显示等模块，完成了系统的软件设计。文章还着重关注了感应同步器测角系统的动态特性，分析了动态误差的产生机制，提出了一种实用的粗通道数据修正方法，并利用误差补偿表法对系统的动态误差进行了补偿，使系统的动态特性满足了指标要求。
邱子峰[5]2010年在《基于圆感应同步器的测角系统的研究》文中认为感应同步器是一种基于电磁感应原理的位置检测元件，用来构成角度和位移的精密测量、定位和随动系统。由于感应同步器精度高、工作稳定可靠、对安装、外部环境等要求不高等特点，广泛应用于航空航天、机械制造、精密仪器、计量等部门。为了实现对角度的高速高精度测量，本文设计了一种基于增量式感应同步器的鉴幅型测角系统，角度传感器可使用360极或720极两种感应同步器，以AD2S80为轴角数字转换器，采用ATMEL公司的AVR单片机为数字信号处理器。该系统包括激磁电源电路、信号调理电路、AD2S80电路、单片机接口电路、显示电路及上位机数据采集软件等部分。并在单片机中通过软件实现了数字滤波、置数清零、外同步与内同步的切换、动态误差补偿等功能。编写上位机的数据采集软件，设计液晶显示和数码管显示两种显示电路，可以显示方位和俯仰的当前角度，方便了系统的应用。整个系统具有体积小，结构简单，精度高，跟踪速度快，抗干扰能力强，在恶劣环境工作可靠，操作方便、读数直观的优点，具有很高的实用价值。本文也研究了基于绝对式感应同步器的测角系统，绝对式感应同步器的粗通道采用单极的感应同步器，精通道可以使用360极或720极两种感应同步器，采用TI公司的DSP为数字信号处理器，双通道通过软件进行粗精结合，既提高了转速，同时也保证了精度。实验证明，该方案合理可行。
霍守财[6]2009年在《基于DSP和CPLD的圆感应同步器转台测角系统研究》文中指出为了实现对叁轴转台角度的高精度测量,设计并实现了一种达到16位高分辨率,并且数字信号能稳定输出的圆感应同步器角度测量系统。根据圆感应同步器和轴角数字转换器的工作原理,对系统的核心器件AD2S82A芯片的外围元件参数进行了合理优化,并且设计了一种高精度、低噪声的前置放大电路提高系统的抗干扰性能。本测角系统根据叁轴转台的特性,采用720对极的圆感应同步器做为角度测量传感器,以AD2S82A轴角数字转换器为角度转换模块,采用TI公司的数字信号处理芯片TMS320LF2407为核心处理器,以复杂可编程逻辑器件为逻辑处理和运算器件,完成系统的核心器件AD2S82A轴角数字转换器的信号接口模块和数据预处理模块等功能模块。对感应同步器的原理和影响其测量精度的主要误差因素进行了深入研究。采取跟踪型变换测角方法,使本课题设计的测角系统具有转换速度快、抗干扰能力强、误差小等特点;同时对基于该测角系统进行了误差分析与误差分配,从理论上论证了该测角方法的可行性。本课题设计了高精度叁轴转台的测角系统硬件电路,包括激磁、前置放大、滤波放大、移相、轴角转换和角度显示电路,并对测角电路进行了抗干扰设计,使本课题设计的测角系统具有灵活性强、体积小、稳定高的特点。
沈胜兵[7]2014年在《基于DSP的感应同步器测角系统设计与实现》文中研究表明本文以基于DSP的感应同步器测角系统的设计与实现为课题研究背景，阐述了感应同步器的测角原理以及信号处理技术，并分析比较了几种常见的信号处理方法，设计并实现了基于DSP的感应同步器测角系统，研究了感应同步器的误差来源以及表现形式，并概述了目前用于误差检测、误差补偿的方法。首先，在掌握感应同步器测角原理以及信号处理技术的基础上，分析比较了反馈补偿法、解调解码法、过采样解码法、以及脉冲计数法的优缺点，并分析了DSP实现感应同步器测角的可行性，为设计基于DSP的感应同步器测角系统做好铺垫。其次，设计了基于DSP的感应同步器测角系统，通过选通不同模块电路、编写不同信号处理程序，可在同一电路上以过采样解码（鉴幅）、脉冲计数两种方法实现感应同步器信号处理。进一步，实现所设计的测角系统，并基于现有设备对测角系统进行调试。分别对激磁电路、放大电路、AD7655采样电路、DSP过采样解码法实现角度解算、DSP脉冲计数法实现角度解算、CPLD实现ISA接口通信等功能模块进行调试，使系统能完成鉴幅、鉴相两种方法测角。最后，分析影响感应同步器误差的因素，并结合几项关键因素所引起的误差的特点，建立误差模型，分析了目前常用的误差检测、误差补偿方法。
鲍茂然[8]2013年在《感应同步器精密测角技术研究》文中研究指明本文以提高感应同步器测角系统的精度提高为课题研究背景，分析了感应同步器的误差组成，研究了感应同步器测角误差补偿技术，设计并实现了感应同步器误差自动测试系统，并在其基础上完成了感应同步器误差补偿实验，研究了交叉补偿方法在感应同步器中的应用。首先，在分析感应同步器原理及误差组成的基础上，完善了感应同步器全误差模型。针对感应同步器高次谐波不同极距下变化的特性，提出了带有边带谐波的误差模型。其次，针对感应同步器误差补偿方法，通过理论推导及仿真计算，研究了感应同步器误差模型种类，分析比较了查表差值法与公式拟合法各自的特点；研究了应用公式拟合法时辨识公式参数的方法，指出了最小二乘方法与谐波分解方法各自的使用范围与应用特点，利用混迭效应降低了谐波分解法的误差采样点数。进一步，基于精密单轴气浮转台设计并实现了感应同步器误差自动测试系统。完成了系统整体结构、硬件与软件的设计与实现，并在该系统基础上完成了感应同步器误差补偿实验。通过补偿，将一直径为175mm的感应同步器构成的测角系统的整体精度由±13角秒提高到了±1角秒。同时基于该系统研究了感应同步器误差中条件性成分与非条件性成分的分离。最后，研究了交叉补偿方法在感应同步器中的应用，通过理论推导与仿真计算验证了该方法的有效性，提出了其对于机械装配误差要求过高的局限性。
谭伟[9]2015年在《基于凝视步进的快速高精度指向技术研究》文中认为凝视型红外面阵探测器已进入可实际应用阶段,在面阵规模一定的情况下,需指向镜配合探测器快速、高精度指向探测区域以在不降低空间分辨率的前提下扩大探测视场。指向机构驱动控制系统的定位精度和控制稳定度、角度位置传感器的测量精度及稳定度直接影响遥感相机的成像质量。目前广泛应用的扫描机构驱动控制方式,采用伺服电机与绝对式感应同步器构成叁环反馈控制系统,保证了运动控制的线性度和控制精度。步进电机作为应用技术成熟的驱动执行器已经在线列探测器扫描机构的步进扫描模式中取得成功应用,其脉冲控制步距递进的运行方式在凝视指向,特别是步进凝视模式下具有应用价值。本文针对凝视指向模式下对驱动响应速度、定位控制精度和角度测量精度的高要求特点提出采用步进电机开环控制方式配合绝对式感应同步器实现指向驱动控制的方案,并设计步进指向测试系统,该系统有效驱动转动惯量20.3kg?m的负载实现20°范围内快速、稳定指向。绝对式感应同步器在真空环境下高可靠性、稳定性的优点在航天遥感领域得到认可,为空间探测提供了绝对角度基准。本文在分析绝对式感应同步器测角系统在小范围回转轴角度测量应用的基础上,提出测角系统基于追踪型轴角转换器的非理想特性输入误差模型,并研究误差检测及补偿方法。文章具体包括以下研究内容:1.设计步进指向测试系统,系统实现步进开环控制条件下小于3s,约20°角度范围的快速指向并稳定,稳定时间小于0.3s,0.2s积分时间内稳定度优于0.2″。2.完成基于追踪型轴角转换器的绝对式感应同步器信息处理系统设计,分析系统的运行特性,测角系统实现测角稳定度优于0.5″(3?)、测角精度优于2.5″(3?);3.在理论分析感应同步器测角系统误差的基础上,提出其在小范围回转轴角度测量应用方面的主要误差来源为RDC的非理想特性输入误差,建立误差模型并分析误差成分;4.搭建测角系统误差检测平台,分析实测误差特性并研究硬件和软件补偿方法,补偿后误差值优于2.5″(3?)。
张翠芳[10]2008年在《基于神经网络的感应同步器测角系统的误差补偿》文中指出感应同步器测角系统是一种采用电磁感应原理的角度测量设备,高精度的感应同步器测角系统输出的位置和速度信号可以提高伺服系统的控制精度。感应同步器的测量精度主要取决于感应同步器的精度、信号放大与转换模块的精度。为了提高测角系统的测量精度,要对测量误差进行补偿。硬件补偿存在一定的局限性,采用软件补偿成为提高测角系统的精度的主要手段。人工神经网络尤其是基于误差反向传播算法的多层前馈网络,广泛应用于非线性建模、函数逼近、模式分类等。本文主要对鉴幅型感应同步器测角系统及基于BP(Back Propagation)网络的误差补偿方法进行了深入研究。首先,进行了感应同步器测角系统的设计,包括硬件电路设计,软件设计。硬件电路中模拟部分实现对感应同步器输出信号放大、滤波和相敏解调等处理,数字部分主要实现模数转换、数据采集等功能。软件部分主要是进行数据处理与转换。文中详细介绍了各部分电路的设计原理及性能分析,尽量减少硬件电路带来的测量误差。然后,将BP神经网络的理论用于感应同步器的误差补偿。分析了BP神经网络学习算法的优缺点,针对一般BP算法收敛速度慢,易陷入局部极小值的缺陷,采用对标准BP算法改进的措施,以加快收敛速度。将改进的算法的BP神经网络用于测角系统误差补偿。以实测的0°~360°之间720点零位误差数据为基础,分析了测角系统零位误差特征,以此数据为样本训练并建立BP神经网络模型。仿真结果表明,这种改进方案不仅能够提高BP算法在训练过程中的收敛速度,而且训练后的BP神经网络具有较强的自适应和自学习能力,实践结果表明,基于BP神经网络的测角系统的零位误差补偿效果明显。
参考文献：
[1]. 背靠背感应同步器测角系统的研究[D]. 朱梦龙. 哈尔滨工业大学. 2013
[2]. 基于绝对式感应同步器的角度测量系统[D]. 何俊. 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）. 2008
[3]. 感应同步器测角系统实现及误差的分析与补偿[D]. 许杜弘. 哈尔滨工业大学. 2016
[4]. 基于DSP的绝对式感应同步器测角系统设计[D]. 韩啸. 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）. 2013
[5]. 基于圆感应同步器的测角系统的研究[D]. 邱子峰. 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所). 2010
[6]. 基于DSP和CPLD的圆感应同步器转台测角系统研究[D]. 霍守财. 哈尔滨工程大学. 2009
[7]. 基于DSP的感应同步器测角系统设计与实现[D]. 沈胜兵. 哈尔滨工业大学. 2014
[8]. 感应同步器精密测角技术研究[D]. 鲍茂然. 哈尔滨工业大学. 2013
[9]. 基于凝视步进的快速高精度指向技术研究[D]. 谭伟. 中国科学院研究生院(上海技术物理研究所). 2015
[10]. 基于神经网络的感应同步器测角系统的误差补偿[D]. 张翠芳. 哈尔滨工业大学. 2008