【摘要】：正余弦編碼器是一種測(cè)量角位移和角速度的精密傳感器。隨著數(shù)控系統(tǒng)以及現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)分辨率和精度的要求越來(lái)越高,僅依靠原始分辨率或四倍頻計(jì)數(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足工控系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋精度需求,需要更高分辨率和精度的編碼器位置轉(zhuǎn)速等反饋信號(hào)。提高編碼器分辨率的方法有硬件和軟件兩種方法,由于硬件方法對(duì)工藝設(shè)計(jì)等要求非常高,課題采用了軟件方法對(duì)編碼器信號(hào)進(jìn)行電子學(xué)細(xì)分,以提升編碼器信號(hào)的分辨率和精度。為了提高編碼器位置信息的分辨率和精度,以獲取更精確的電機(jī)位置、速度等信息,文中主要設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算(CORDIC)算法的編碼器信號(hào)處理系統(tǒng)。首先通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)編碼器信號(hào)進(jìn)行差分放大和整形濾波等處理,然后四倍頻計(jì)數(shù)得到粗碼信息,接著采用基于改進(jìn)CORDIC算法的電子學(xué)細(xì)分方法獲得精插補(bǔ)信息,最后將粗碼和精碼信息整合,得到高分辨率和高精度的電機(jī)角位置信息。在測(cè)速方面,使用了變M測(cè)速方法和全微分測(cè)速方法。在通信方面,接口模塊和上位機(jī)通過(guò)CANopen協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。課題采用了16位AD轉(zhuǎn)換器,2048線(xiàn)正余弦編碼器,編碼器角度值達(dá)到了27位高分辨率。對(duì)編碼器接口模塊進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明采用四倍頻測(cè)量位置值精度在100角秒左右,而采用電子學(xué)細(xì)分方法獲得的位置值精度在60角秒左右,全微分測(cè)速法測(cè)量的相對(duì)誤差比變M測(cè)速法要小,精度較高,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
[Abstract]:The sinusoidal encoder is a precise sensor for measuring angular displacement and angular velocity. With the increasing demand for resolution and precision in numerical control system and modern industrial control system, it can not meet the demand of real-time feedback precision of industrial control system by relying only on original resolution or quaternion counting. Require higher resolution and accuracy of encoder position, rotational speed and other feedback signals. There are two methods to improve the resolution of encoder: hardware and software. Due to the very high requirement of hardware method to process design, the software method is used to subdivide the encoder signal electronically. To improve the resolution and accuracy of encoder signals. In order to improve the resolution and accuracy of position information of encoder and obtain more accurate information of motor position and speed, a signal processing system of encoder based on improved coordinate rotation digital calculation (CORDIC) algorithm is designed in this paper. First, the encoder signal is processed by signal conditioning circuit, such as differential amplification and shaping filtering, then the coarse code information is obtained by quaternion counting, and then the refined interpolation information is obtained by using the electronic subdivision method based on the improved CORDIC algorithm. Finally, the coarse code and the precision information are integrated to obtain high resolution and high precision position information of motor angle. In terms of velocimetry, the variable M method and the full differential method are used. In the aspect of communication, the interface module and upper computer communicate through CANopen protocol. A 16-bit AD converter and a 2048-line sinusoidal encoder are used. The angle of the encoder reaches 27 bits high resolution. The interface module of encoder is tested. The results show that the precision of position value measured by four times frequency is about 100 angle seconds, and the position value precision obtained by electronic subdivision method is about 60 angle seconds. The relative error of total differential velocimetry is smaller than that of variable M velocimetry, and the accuracy is higher.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2325550