学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

小型航天级光电编码器细分误差补偿方法研究

作　者: 孙莹
导　师: 万秋华
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 机械电子工程
关键词: 光电编码器莫尔条纹三角波细分误差误差补偿
分类号: TN762
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 319次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着航天航空技术对天际和空中目标的快速、精确跟踪和定位的需要,对光电编码器的测角精度和分辨力提出了更高的要求。由于细分误差是影响光电编码器精度的主要因素,因此开展小型航天级光电编码器细分误差补偿方法研究,对于研制高精度的小型航天级光电编码器具有重要意义。在参考国内外大量文献的基础上,以小型航天级光电编码器莫尔条纹形成原理为理论依据,深入分析了小型航天级光电编码器莫尔条纹光电信号的特点、影响莫尔条纹质量的因素及莫尔条纹信号质量对细分误差的影响,研究了小型航天级光电编码器细分误差的补偿方法。提出采用分段函数法建立莫尔条纹三角波光电信号波形方程,为实现小型航天级光电编码器细分误差补偿奠定了基础。采用回归分析理论、可决系数方法,研究了所建三角波图形与实际光电信号图形的拟合程度,建立了莫尔条纹三角波图形拟合优度检验方法。提出了莫尔条纹三角波光电信号细分误差补偿方法,实现了对三角波光电信号细分误差的综合补偿,有效提高了小型光电编码器的精度。运用本文研究的方法对某16位小型航天级光电编码器的实际莫尔条纹光电信号进行细分误差补偿处理,经实际测试细分误差减少为原误差的1/3。实际结果表明:本文研究的三角波细分误差补偿方法,可提高光电编码器的细分精度,对于研制高精度的小型航天级光电编码器具有重要意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-24
  1.1 引言  12
  1.2 课题背景及研究意义  12-13
  1.3 光电编码器的发展及现状  13-16
    1.3.1 国外发展现状  13-15
    1.3.2 国内发展现状  15-16
  1.4 光电编码器误差补偿方法的研究现状  16-22
    1.4.1 国外研究现状  16-20
    1.4.2 国内研究现状  20-22
  1.5 论文研究的主要内容及结构  22-23
  1.6 本章小结  23-24
第2章小型航天级光电编码器系统组成及误差分析  24-42
  2.1 引言  24
  2.2 小型航天级光电编码器设计  24-29
    2.2.1 小型航天级光电编码器的组成及工作原理  24-25
    2.2.2 小型航天级光电编码器码盘设计  25-26
    2.2.3 双读数狭缝盘及读数系统设计  26-27
    2.2.4 编码器机械结构设计  27-28
    2.2.5 处理电路设计  28-29
  2.3 小型航天级光电编码器的精度分析及检测  29-32
    2.3.1 小型航天级光电编码器的精度分析  29-30
    2.3.2 小型航天级光电编码器的精度检测  30-32
  2.4 莫尔条纹光电信号理论  32-36
    2.4.1 莫尔条纹产生的原理  32-35
    2.4.2 莫尔条纹光电信号的质量指标  35-36
  2.5 光电编码器细分误差  36-41
    2.5.1 莫尔条纹信号软件细分方法  36-39
    2.5.2 编码器细分误差的计算  39-41
  2.6 本章小结  41-42
第3章莫尔条纹三角波光电信号波形方程的求解算法  42-66
  3.1 引言  42
  3.2 分段函数法建立莫尔条纹三角波光电信号波形方程  42-48
    3.2.1 仅含有偶次谐波（顶点不偏移）的光电信号波形方程  43-46
    3.2.2 仅含有偶次谐波（顶点偏移）的光电信号波形方程  46-48
    3.2.3 含有直流电平及非等幅误差时的光电信号波形方程  48
  3.3 Lissajous 图形拟合  48-53
  3.4 拟合优度检验  53-57
    3.4.1 回归分析理论  53-55
    3.4.2 可决系数  55-57
  3.5 莫尔条纹三角波光电信号波形方程的求解  57-58
  3.6 波形方程求解算法的实验验证  58-65
    3.6.1 数据采集  58-61
    3.6.2 数据分析处理  61-65
  3.7 本章小结  65-66
第4章莫尔条纹三角波细分误差补偿模型的建立  66-84
  4.1 引言  66
  4.2 三角波细分误差补偿原理  66-69
  4.3 细分误差补偿数学模型  69-79
    4.3.1 直流电平漂移的补偿模型  69-70
    4.3.2 基波信号幅度不等的补偿模型  70-72
    4.3.3 正交性偏差的补偿模型  72-75
    4.3.4 含有偶次谐波的补偿模型  75-78
    4.3.5 细分误差的补偿模型  78-79
  4.4 仿真验证  79-83
    4.4.1 直流电平漂移误差补偿仿真  80
    4.4.2 基波信号幅值不等误差补偿仿真  80-81
    4.4.3 正交性偏差误差补偿仿真  81-82
    4.4.4 偶次谐波误差补偿仿真  82
    4.4.5 四种误差同时补偿仿真  82-83
  4.5 本章小结  83-84
第5章小型航天级光电编码器细分误差补偿系统  84-94
  5.1 引言  84
  5.2 细分误差补偿系统组成及工作原理  84-85
  5.3 细分误差补偿系统硬件设计  85-87
  5.4 细分误差补偿系统软件设计  87-91
    5.4.1 数据采集存储软件设计  87-88
    5.4.2 数据分析处理软件设计  88-91
  5.5 系统误差分析  91-92
  5.6 本章小结  92-94
第6章实验结果及数据分析  94-112
  6.1 引言  94
  6.2 实验环境  94-95
  6.3 波形方程求解算法的实验验证  95-103
    6.3.1 实验原理  95
    6.3.2 实验结果分析  95-103
  6.4 细分误差补偿实验验证  103-110
    6.4.1 实验原理  103-104
    6.4.2 实验结果分析  104-110
  6.5 本章小结  110-112
第7章结论与展望  112-114
  7.1 主要研究成果及结论  112-113
  7.2 创新点  113
  7.3 展望  113-114
参考文献  114-120
在学期间学术成果情况  120-122
指导教师及作者简介  122-123
致谢  123

小型航天级光电编码器细分误差补偿方法研究

内容摘要

全文目录

相似论文