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光电编码器细分误差分析及补偿研究

作　者: 张志刚
导　师: 王岩
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 光电编码器译码电路误差补偿莫尔条纹信号滤波
分类号: TN762
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 251次
引　用: 3次
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内容摘要

随着科学技术的发展,尤其是空间科学、国防建设、自动化等领域的发展,对光电轴角编码器及其译码系统提出了越来越高的要求。传统的译码电路受结构的限制,存在通用性差、使用寿命短和故障率高等缺点。同时,细分误差会影响光电编码器的测量准确性。因而,设计具有优良性能的译码电路和细分误差的补偿对提高光电编码器的性能具有重要的意义。本文首先介绍了绝对式光电轴角编码器的测量原理。针对传统译码电路的缺陷,设计了具有通用性强、使用寿命长和故障率低优良性能的新型译码电路。然后介绍了电子学细分的原理,对细分误差的影响因素进行理论分析,并采用乘法倍频技术对细分误差进行补偿,给出了补偿后的实验结果。鉴于莫尔条纹信号的特点及传统自适应滤波器的缺点,将RBF神经网络自适应算法应用于莫尔条纹信号消噪,神经网络实现了信号的非线性映射,采用了在线确定网络结构的方法,滤波后,莫尔条纹信号质量得到明显的改善。最后为了提高光电编码器的精度,结合光电编码器误差非线性、模型不确定的特点,本文采用RBF神经网络对误差进行补偿,该方法不需预先知道误差的成因及分布规律,训练后的网络具有良好的泛化能力。经过补偿后,光电编码器的精度得到了明显的改善。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-13
  1.1 前言  9-10
  1.2 课题背景及研究的目的与意义  10
  1.3 国内外发展现状  10-11
  1.4 论文的主要内容  11-13
第2章绝对式光电编码器新型译码电路设计与实现  13-35
  2.1 绝对式光电编码器测量原理  13-15
  2.2 绝对式光电编码器新型译码电路的硬件实现  15-25
    2.2.1 通信接口设计  16-18
    2.2.2 A/D和D/A接口设计  18-20
    2.2.3 参数存储电路设计  20-21
    2.2.4 其他辅助电路设计  21-24
    2.2.5 JTAG接口设计  24-25
  2.3 新型译码电路软件实现  25-32
    2.3.1 新型译码电路软件功能及工作流程  25-28
    2.3.2 新型译码电路接口模块软件设计  28-31
    2.3.3 D/A模块软件设计  31
    2.3.4 通信接口软件设计  31-32
  2.4 新型译码电路译码效果  32-34
  2.5 本章小结  34-35
第3章细分误差分析及补偿  35-61
  3.1 电子学细分原理  35-38
    3.1.1 粗细分  35-36
    3.1.2 精细分  36-38
  3.2 细分误差分析  38-41
    3.2.1 莫尔条纹信号质量  38-40
    3.2.2 lissajou图在检测信号质量中的应用  40-41
  3.3 莫尔条纹信号细分误差分析  41-53
    3.3.1 直流电平  42-44
    3.3.2 幅值不等  44-46
    3.3.3 相位不正交  46-48
    3.3.4 二次谐波  48-51
    3.3.5 三次谐波  51-53
    3.3.6 误差分析  53
  3.4 细分误差补偿  53-60
    3.4.1 乘法倍频对莫尔条纹信号质量的改善  53-57
    3.4.2 莫尔条纹信号乘法倍频实现  57-59
    3.4.3 乘法倍频实验结果及分析  59-60
  3.5 本章小结  60-61
第4章基于RBF神经网络光电编码器精度的提高  61-82
  4.1 自适应算法  61-64
    4.1.1 基本原理  62-64
    4.1.2 最小均方(LMS)算法  64
  4.2 RBF神经网络  64-68
    4.2.1 人工神经网络的基本原理  64-66
    4.2.2 RBF神经网络基本原理  66-68
  4.3 RBF神经网络自适应滤波器  68-77
    4.3.1 RBF神经网络结构的确定  70-72
    4.3.2 滤波器步长的确定  72-74
    4.3.3 RBF神经网络自适应滤波器学习  74-76
    4.3.4 滤波效果  76-77
  4.4 基于RBF神经网络的光电编码器误差补偿  77-80
    4.4.1 误差补偿原理  77-78
    4.4.2 光电编码器精度检测  78
    4.4.3 误差补偿效果及数据分析  78-80
  4.5 本章小结  80-82
结论  82-83
参考文献  83-88
致谢  88

光电编码器细分误差分析及补偿研究

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