学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
光电编码器的信号误差补偿和故障诊断研究
作 者: 闫晓军
导 师: 王岩
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 光电编码器 光栅信号 自适应滤波器 码道故障辨识
分类号: TN762
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 106次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
近年来,随着航空航天事业的快速发展,在空间激光通信等一些特殊系统中,为了实现对目标的精确定位、跟踪,对测量技术提出了很高的要求。光电编码器作为一种高精度测量设备,在这些系统中能够精确地输出位置和速度信息。但由于其机械结构的特殊性和传统译码电路的局限性,当环境因素十分恶劣时,编码器可靠性往往很难保证。本文根据空间光通信的实际需要,对光电编码器进行了信号补偿和故障诊断两个方面的研究。首先,根据实际中选用的光电编码器,对其工作原理进行了详细阐述,从机械结构的角度分析了轴系对编码器精度的影响。其次,对传统的光电编码器译码系统中存在的常见问题进行了改进,完成了新型译码系统的硬件设计和软件编写,并对其性能进行了测试,经调试能够实现23位无跳码。同时,深入研究了影响光栅信号的关键性指标。从等幅性、直流漂移量、正弦性和正交性四个方面进行了定量分析,并对造成的各种误差提出了相应的补偿方法:通过利用译码电路实现对幅值偏差和直流漂移量的自适应补偿,用神经网络自适应滤波器来消除谐波信号,对正交性偏差利用信号点积测量及相量校正的方法来完成补偿。经过仿真调试,有效的改善了光栅信号的质量。再次,考虑到现有光电编码器的码盘大多是玻璃材质,当受到震动等因素影响时,容易出现破损。针对此问题提出了一种基于希尔伯特-黄变换的码道故障辨识方法,通过仿真测试,该方法可以检测出各个码道是否发生故障。最后,根据获得的故障信息,如果只是某一段码道损坏时,可以利用相邻码道之间的函数关系,用好的码道推算出故障码道信息;如果码盘多处损坏时,根据绝对式和增量式光电编码器工作原理,设计出只利用好的码道来使编码器工作,这在一定程度上提高了光电编码器的可靠性。
|
全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第1章 绪论 8-13 1.1 课题背景及研究意义 8-10 1.2 国内外现状和发展趋势 10-11 1.3 面临的问题 11-12 1.4 本论文主要内容 12-13 第2章 光电编码器工作原理及其精度分析 13-23 2.1 引言 13 2.2 绝对式光电编码器的工作原理 13-20 2.2.1 编码器译码原理 14-15 2.2.2 编码器校正原理 15-16 2.2.3 莫尔条纹信号的细分技术 16-20 2.3 光电编码器精度分析 20-22 2.4 本章小结 22-23 第3章 光电编码器译码系统设计及性能分析 23-40 3.1 引言 23 3.2 光电编码器译码系统的硬件实现 23-30 3.2.1 粗码信号处理原理 24-25 3.2.2 中精码、精码信号处理原理 25-27 3.2.3 编码器CAN总线接口实现 27-28 3.2.4 编码器辅助电路实现 28-30 3.3 绝对式光电编码器译码系统的软件实现 30-34 3.3.1 编码器译码电路的软件设计 31-32 3.3.2 编码器译码系统CAN总线通信接口的软件实现 32-34 3.3.3 编码器译码系统串行总线通信接口的软件实现 34 3.4 译码系统性能分析 34-39 3.4.1 译码系统对信号幅值的补偿 34-37 3.4.2 译码系统对直流电平漂移量的补偿 37-39 3.5 本章小结 39-40 第4章 编码器光栅信号的误差分析和补偿研究 40-55 4.1 引言 40 4.2 光栅信号正弦性影响 40-50 4.2.1 光栅信号正弦性误差分析 40-42 4.2.2 光栅信号正弦性误差补偿研究 42-49 4.2.3 仿真结果分析 49-50 4.3 光栅信号正交性影响 50-54 4.3.1 光栅信号的正交性误差分析 50 4.3.2 光栅信号的正交偏差补偿研究 50-53 4.3.3 仿真结果分析 53-54 4.4 本章小结 54-55 第5章 光电编码器码道故障诊断方法研究 55-68 5.1 引言 55 5.2 希尔伯特-黄变换(HHT)特征提取 55-59 5.2.1 固有模态函数(IMF)获取 56-58 5.2.2 希尔伯特(Hilbert)变换 58-59 5.3 编码器的码道故障特征提取 59-61 5.4 各类码道故障解决方法 61-67 5.4.1 精码道故障解决方法 62-64 5.4.2 粗码道故障解决方法 64-67 5.5 本章小结 67-68 结论 68-69 参考文献 69-73 攻读学位期间发表的学术论文 73-75 致谢 75
|
相似论文
- 转轴径向跳动和转速实时检测光电系统的研究,TH822
- 路面平整度检测系统中的数据采集和定位技术研究,U416.2
- 机载VHF通信系统干扰研究,V243.1
- 线扫掌纹图像采集系统设计与实现,TP391.41
- 光电编码器细分误差分析及补偿研究,TN762
- 空间光通信终端容错控制方法研究,TN929.1
- 基于FPGA的自适应FIR滤波器的实现,TN713.7
- 高速矩阵光电编码器的研究,TN762
- 铝合金厚板电磁超声缺陷检测方法研究,TG115.285
- MIMO-OFDM系统中半盲信道估计技术的研究,TN919.72
- 中孚300kA铝电解供电系统谐波检测及预警系统,TM935
- 铁合金矿热炉供电系统谐波检测及抑制方法研究,TM711
- 自适应滤波算法的分析与FPGA高速实现,TN713
- 绝对式光电码盘译码电路设计及模拟电路故障诊断研究,TN764
- 自适应滤波器组合设计的研究,TN713
- 齿轮智能测量系统的研究,TG86
- 高精度光电编码器信号温度补偿技术研究,V443.1
- 被动声测定位系统的研究,TB52
- ××测试设备伺服控制系统的研制,TP273
- 自适应滤波器在无线信道均衡中的应用研究,TN911.5
中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 调制技术与调制器、解调技术与解调器 > 编码器
© 2012 www.xueweilunwen.com
|