碳膜电位计线性度闭环连续修正技术研究

发布时间：2020-10-09 08:34

　　精密碳膜电位计主要应用于航空航天等领域的位置反馈系统中,因其高精度,高可靠性等优点被广泛应用,其制备和修正工艺也成为近年来的重要研究方向。现阶段,电位计的线性度修正以离散修正为主,即在电位计上等距的取若干修正点,通过修正这些点位的电阻值来达到提高整体线性度的目的。然而,离散修正的方式会导致电位计整体线性度不一致,且修正效率低下,易出现废品,逐渐不能适应生产要求,目前存在的连续修正手段也因为电阻模型不完善、缺乏有效反馈等原因难以应用。针对以上问题,本文提出了电位计闭环连续修正方式,具体的研究过程如下。首先,从现有的修正手段出发,利用仿真的方式建立完善的修正模型,从而探索出最佳的修正方式,并对比传统修正深度的计算方式与仿真结果,得到修正深度的准确计算方法,并将其应用于连续修正系统之中。其次,建立了的电位计连续修正方案,其中包括数据采集方案、电位计筛选方案、寻零方案、中间修正方案、末端修正方案与补刀方案,分别对其算法进行了研究,并初步确定了各个过程的重要参数,并分析了系统误差的产生,给出了调整策略。为验证上述方案及算法的可行性,研制了电位计线性度闭环连续修正试验平台,主要工作包括平台硬件的搭建和对应控制软件的设计。其中硬件部分包含三轴伺服雕刻台,夹具,控制电路、测量电路以及模式转换电路的设计和搭建。软件部分主要分别是测量模块、数据处理模块、运动控制模块、信息整理模块以及手动调试模块。利用LabVIEW编写程序,采用生产者消费者模式作为主程序运行逻辑,使之易于操作和维护。最后,对电位计闭环连续修正算法进行了实验研究和误差分析,实验主要包括对x、y轴定位精度与系统采样重复性精度的检测实验和对连续修正算法的验证实验。验证实验中,主要对连续修正算法的正确性和其与导轨速度的匹配关系进行验证分析。对实验结果产生的误差进行分析研究。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V24;V44
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章绪论
    1.1 课题背景及研究目的意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 电位计制造技术国内外研究现状
        1.2.2 电位计线性度修正技术国内外研究现状
        1.2.3 国内外文献综述简析
    1.3 主要研究内容
第2章稳恒电流下碳膜表面电压分布的仿真分析
    2.1 刻痕对膜片周围电场影响的仿真分析
        2.1.1 单一铣削刻痕对恒流导体表面电位的影响
        2.1.2 铣削刻痕对周围刻痕电阻的遮挡效应
    2.2 新增刻痕对已修正部分局部电阻的影响
        2.2.1 离散修正中新增刻痕对已修正部分的影响
        2.2.2 连续修正中新增刻痕对已修正部分的影响
    2.3 连续修正方式下相邻刻痕影响分析
        2.3.1 相邻刻痕深度对总电阻变化影响的仿真分析
        2.3.2 连续修正状态下理论修正深度的确定
    2.4 本章小结
第3章闭环连续修正系统算法研究及方案确定
    3.1 数据采集模块方案确定及算法研究
        3.1.1 数据采集模块方案确定
        3.1.2 数据采集模块算法研究
    3.2 连续修正模块方案确定及算法研究
        3.2.1 修正间隙的确定
        3.2.2 寻零方案及算法研究
        3.2.3 中间修正阶段方案及算法研究
        3.2.4 末端修正阶段方案及算法研究
    3.3 刀具补偿模块方案确定及算法研究
        3.3.1 对刀及刀具的半径补偿
        3.3.2 刀具的轨迹补偿
    3.4 本章小结
第4章闭环连续修正系统平台搭建
    4.1 闭环连续修正系统的硬件平台搭建
        4.1.1 电位计修正系统整机设计
        4.1.2 电位计修正系统机械结构设计
        4.1.3 电位计修正系统电气及控制部分设计
    4.2 闭环连续修正系统软件设计
        4.2.1 电位计修正系统软件设计总方案
        4.2.2 同步电压数据采集程序设计
        4.2.3 电刷寻零系统程序设计
        4.2.4 闭环连续修正程序设计
    4.3 本章小结
第5章闭环连续修正算法的试验验证与分析
    5.1 系统试验方案设计
    5.2 修正系统精度检测
        5.2.1 修正系统定位精度检测
        5.2.2 修正系统采样重复性精度检测
    5.3 连续修正算法试验验证与分析
        5.3.1 电位计线性度筛选试验
        5.3.2 连续修正算法的正确性研究
        5.3.3 连续修正算法的速度研究
    5.4 连续修正算法误差分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢

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