基于數(shù)字濾波技術(shù)的直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、激光直寫設(shè)備作為衍射光學(xué)元件的重要加工設(shè)備，其加工精度決定了二元衍射光學(xué)器件的成像質(zhì)量。隨著光學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，研究具有高精度的激光直寫設(shè)備至關(guān)重要，同時(shí)又能推進(jìn)超精密加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。定位控制系統(tǒng)是該設(shè)備的關(guān)鍵組成部分，其性能將影響到整個(gè)設(shè)備研制的成敗，因?yàn)槎ㄎ豢刂葡到y(tǒng)的精度與設(shè)備的寫入精度是息息相關(guān)的。本課題主要以直線電機(jī)與氣浮導(dǎo)軌組成的伺服控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，從系統(tǒng)噪聲的抑制與衰減角度，對(duì)控制系統(tǒng)中的數(shù)字濾波技術(shù)進(jìn)行了研究，并

2、給出了系統(tǒng)各部分的硬件實(shí)現(xiàn)方法。
　　本文首先對(duì)直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的組成進(jìn)行了分析，采用實(shí)驗(yàn)的方法得到了直線電機(jī)的跟隨誤差的頻譜能量分布，從而確定了系統(tǒng)的固有頻率噪聲。為消除噪聲對(duì)系統(tǒng)帶來的不利影響，本設(shè)計(jì)在控制環(huán)節(jié)中加入數(shù)字濾波器，從控制系統(tǒng)的角度出發(fā)，選擇了數(shù)字陷波濾波器對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行濾波。
　　為了讓濾波器在用FPGA實(shí)現(xiàn)的過程中仍保持阻帶陡峭的特性，本文選擇了基于全通濾波器的IIR陷波濾波器的設(shè)計(jì)模型，根據(jù)系統(tǒng)的固

3、有頻率噪聲的具體數(shù)值，給出了濾波器的系數(shù)，并進(jìn)行了仿真。此外，受零相位濾波器的啟發(fā)，提出了一種基于零相位濾波器的IIR數(shù)字陷波器，仿真表明，這種方法使IIR陷波器具有了線性相位的特性，并且濾波的初始信號(hào)不發(fā)生畸變。
　　設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的硬件電路，主要包括信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、脈沖四倍頻模塊、電機(jī)速度與位置測(cè)量模塊以及IIR陷波濾波器模塊。其中，本文從IIR濾波器的運(yùn)算時(shí)序、增益系數(shù)的選取以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等方面，著重闡述了IIR陷波濾波器的F