基于卡尔曼滤波的增量式光电编码器测速方法的研究

发布时间：2025-03-19 22:04

　　动态响应特性好、精度高的传感器是高精度数字伺服控制系统的关键。增量式光电编码器因其成本低、体积小、输出稳定、分辨率高、抗干扰性强等特点广泛应用于高精度数字伺服控制系统。对于高精度数字伺服控制系统,速度测量的实时性、准确程度直接影响到电机控制的动态响应特性和精确性。针对传统测速方法中“M”法、“T”法无法适用于整个测速段测量和“M/T”法在低速测量时实时性差的问题,在国内外学者对编码器测速方法研究的基础上,本文提出了一种基于卡尔曼滤波的新型变“M/T”高精度实时动态测速方法。卡尔曼滤波算法是一种最优化估计的自回归数据处理算法,因其自身估计精度高、收敛速度快、适应性强、计算简单等优点而广泛应用于控制领域。通过卡尔曼滤波器既能有效地滤除测速过程中的噪声和干扰,又能够根据过去时刻的测速状态得到下一时刻转速预测值,判断预测值状态范围,选择下一时刻的最佳采样周期或脉冲数,结合现时刻的测量值与预测值,得到高精度的转速最优估计值。本文在STM32F303RET6数字信号控制器上实现了这一新型测速方法,测量了 CKD-AX4009T高速转台高速转台的实时转速。CKD驱动器在脉冲串输入模式下,由信号发生器控...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．３增量式光电编码器内部原理图??工作时，码盘随着旋转轴转动，若旋转轴匀速转动时，则编码器输出的方波??

?Ｚ栢：??图２．２增量式光电编码器输出信号波形图??２．１．２増量式光电编码器的作用原理??如图２．３所示，若设码盘的两组透光缝之间间距和步长分别为ＳＯ和Ｓ１，检??测光栅上的Ａ、Ｂ两组透光缝分别对应两个光敏接收管，设两组透光缝之间的间??距为Ｓ２。??Ｓ２??Ａ?－ｉＳＯｐ＾....

图２．２增量式光电编码器输出信号波形图??

２．１．２増量式光电编码器的作用原理??如图２．３所示，若设码盘的两组透光缝之间间距和步长分别为ＳＯ和Ｓ１，检??测光栅上的Ａ、Ｂ两组透光缝分别对应两个光敏接收管，设两组透光缝之间的间??距为Ｓ２。??Ｓ２??Ａ?－ｉＳＯｐ＾ｉ?逆时钟畈时钟??ｂ?￣ｉ＿ｊ—ｌ??ｊ?Ｓ２?Ｓ２....

图2.5定时测角法原理与误差来源图

第二章增量式编码器原理及常见的测速方法时测角法（“Ｍ”法）??时测角法原理??角法，即测量给定高频时钟的时间间隔内的增量式光电编码器算编码器转速，这种测速方法又被称为“Ｍ”法Ｍ１，以下用“Ｍ”法。定时测角法原理与误差来源图如图２．５所示。??电编码器转速：??〇）?＝?２ｔｔ－—....

图２．６定角测时法原理与误差来源图??２．２．２．２定角测时法测量精度与适用范围??

?（２．７）??ｔｖＴｃ－Ｎ?ｖ?’??定角测时法原理与误差来源图如图２．６所示。??量化误差来源??编码器输出脉冲周期Ｔ??￣????Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??ｉ?ｉ??ｔ?Ｉ??Ｉ?ｉ??￣ｉｎｎｎｎｎ！ｎ?—??高频时钟脉冲数ｎ??图２．６定角测时法原理与误差来源图??２．２．２....

本文编号：4036919