正余弦編碼信號糾偏與細(xì)分技術(shù)研究.pdf

1、隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,作為數(shù)控系統(tǒng)的主要反饋元件之一的正余弦編碼器在高速高精度數(shù)控系統(tǒng)中的作用顯得越來越重要。目前從正余弦編碼信號中提取出高精度的位置和速度信息的核心技術(shù)大都掌握在國外公司中。為了打破國外技術(shù)封鎖壟斷,本文對正余弦編碼信號的糾偏和細(xì)分技術(shù)進(jìn)行了深入研究,提出了一種高精度細(xì)分方法。
　　在本文中,首先介紹了編碼器四場成像掃描原理和單場成像掃描原理,分析了影響正余弦編碼信號質(zhì)量的直流誤差,幅值誤差和相位誤差產(chǎn)生的原因;基

2、于Matlab軟件進(jìn)行建模,研究了這些誤差對采用反正切細(xì)分提取高精度位置信息精度的影響,得出高精度細(xì)分對正余弦信號質(zhì)量的要求指標(biāo);通過對比主流的糾偏技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種基于FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)流水線結(jié)構(gòu)的動態(tài)糾正直流偏置誤差,幅值誤差和相位誤差的方法。
　　四倍頻細(xì)分和電阻鏈細(xì)分細(xì)分?jǐn)?shù)有限,不滿足高精度細(xì)分要求。本文實(shí)現(xiàn)了基于CORDIC(坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算方法)算法的反正切細(xì)分方法,但是這種方法對正余弦信號噪聲特別

3、敏感,不滿足高精度細(xì)分要求。為此文中提出了一種跟蹤環(huán)路的細(xì)分算法,在這種算法中建立一個PI控制器,對位置信息的變化量進(jìn)行濾波,有效的抑制了噪聲,可以滿足高精度細(xì)分的要求。
　　最后,設(shè)計了正余弦編碼信號硬件平臺對文中涉及的理論進(jìn)行測試和驗(yàn)證。對編碼器輸出原始信號進(jìn)行測量,分析信號誤差;對比糾偏前后的信號,對文中提出的基于FPGA的流水線式糾偏技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證;對比采用CORDIC算法細(xì)分后的數(shù)據(jù)和采用跟蹤環(huán)路算法細(xì)分后的數(shù)據(jù),驗(yàn)證跟蹤