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2016-12-8 閱讀(617)
提高小型PILZ光電編碼器分辨力和精度
隨著機(jī)載、星載、便攜式軍用偵查、定位、指揮武器系統(tǒng)的飛速發(fā)展，對(duì)小型PILZ光電編碼器的分辨力和精度提出了更高的要求。由于莫爾條紋光電信號(hào)質(zhì)量制約了小型PILZ光電編碼器的高分辨力細(xì)分，細(xì)分誤差和長(zhǎng)周期誤差影響了PILZ光電編碼器的精度，因此開展莫爾條紋信號(hào)誤差校正、新的細(xì)分方法研究和長(zhǎng)周期誤差修正方法研究，對(duì)提高小型PILZ光電編碼器的分辨力和精度、跟蹤較高水平具有重要意義。
提高小型PILZ光電編碼器分辨力和精度 在參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，首先從莫爾條紋光電信號(hào)產(chǎn)生的原理出發(fā)，深入分析了莫爾條紋信號(hào)質(zhì)量對(duì)PILZ光電編碼器高分辨力細(xì)分的影響、細(xì)分誤差產(chǎn)生的原因、長(zhǎng)周期誤差對(duì)PILZ光電編碼器精度產(chǎn)生的影響，研究了提高小型PILZ光電編碼器分辨力和精度的方法。提出了近似三角波莫爾條紋光電信號(hào)的誤差校正方法。建立含有直流誤差、幅值誤差、波形畸變的莫爾條紋信號(hào)波形參數(shù)方程，通過(guò)傅里葉變換求解波形參數(shù)，利用多倍角公式將信號(hào)波形中的高次諧波分量轉(zhuǎn)換為高階分量，采用牛頓迭代法將莫爾條紋光電信號(hào)校正至標(biāo)準(zhǔn)正(余)弦信號(hào)；通過(guò)zui小二乘法對(duì)信號(hào)間的相位誤差進(jìn)行校正處理，將兩路信號(hào)校正至標(biāo)準(zhǔn)正交的正余弦信號(hào)，提高了小型PILZ光電編碼器的細(xì)分精度。提出了基于CORDIC算法的小型PILZ光電編碼器高分辨力細(xì)分方法。利用簡(jiǎn)單的移位和加法操作對(duì)碼盤精碼莫爾條紋光電信號(hào)細(xì)分求相位，避免了信號(hào)波形偏離理想值時(shí)傳統(tǒng)“計(jì)算法細(xì)分”引入的細(xì)分誤差。針對(duì)CORDIC算法存在運(yùn)算速度和計(jì)算精度的矛盾，提出了旋轉(zhuǎn)角度近似和旋轉(zhuǎn)方向預(yù)測(cè)兩項(xiàng)改進(jìn)措施，提高了小型PILZ光電編碼器的分辨力。建立了傅里葉神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)周期誤差修正模型。以高精度基準(zhǔn)編碼器作為學(xué)習(xí)目標(biāo)，以正交三角函數(shù)基作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中間隱層節(jié)點(diǎn)的激活函數(shù)，利用引入模擬退火策略的差分進(jìn)化算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，求解誤差修正模型參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)PILZ光電編碼器長(zhǎng)周期誤差修正，有效提高了小型PILZ光電編碼器的精度。運(yùn)用研究的方法對(duì)長(zhǎng)春光機(jī)所生產(chǎn)的某型號(hào)小型PILZ光電編碼器進(jìn)行處理，經(jīng)實(shí)際測(cè)試編碼器分辨力由16位提高到18位，均方根誤差由60″減小到20。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：研究的方法可有效地提高小型PILZ光電編碼器的分辨力和精度，對(duì)于研制小型化、高精度、高分辨力PILZ光電編碼器具有重要意義。
