組合式磁電編碼器的研制.pdf

1、磁電編碼器作為一種角位移傳感器，主要由永磁體和磁敏元件組成，具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐高溫、抗油污、抗沖擊和體積小等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在工業(yè)控制、機(jī)械制造、船舶、紡織、印刷、航空、航天、雷達(dá)、通訊、軍工等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加。隨著控制技術(shù)與伺服技術(shù)的不斷發(fā)展，不僅對(duì)角位移傳感器的各項(xiàng)反饋參數(shù)要求不斷提高，同時(shí)對(duì)角位移傳感器的自身物理性質(zhì)也提出來(lái)了嚴(yán)格的要求，角位移傳感器正在逐漸從低精度、低分辨率走向高精度、高分辨率，同時(shí)也正在向著高速度、高響應(yīng)、高可

2、靠、低成本、微型化、系列化、智能化的方向發(fā)展。本課題正是基于上述角位移傳感器發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，對(duì)磁電編碼器做了一些具有學(xué)術(shù)和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的研究工作。
　　本課題從現(xiàn)有單對(duì)極磁電編碼器的結(jié)構(gòu)、工作原理、解算算法等方面入手，提出了一種新型結(jié)構(gòu)的組合式磁電編碼器，該編碼器是由一個(gè)單對(duì)極磁電編碼器和一個(gè)多對(duì)極磁電編碼器組合而成，該結(jié)構(gòu)的磁電編碼器能夠?qū)崿F(xiàn)絕對(duì)式角位移檢測(cè)。本文通過(guò)磁電編碼器的信號(hào)發(fā)生原理，確定了組合式磁電編碼器的機(jī)械結(jié)構(gòu)，

3、并對(duì)組合式磁電編碼器進(jìn)行了磁場(chǎng)的有限元分析；其中為了防止單對(duì)極和多對(duì)極兩個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生耦合，采用了磁場(chǎng)屏蔽的手段，并通過(guò)仿真分析確定兩磁場(chǎng)具有較低的耦合度；另一方面，為了使得組合式磁電編碼器適應(yīng)結(jié)構(gòu)靈活、易于系列化等要求，本課題提出了采用單對(duì)極軟磁體導(dǎo)磁的原理，并進(jìn)行了一定的仿真分析。本文通過(guò)分析現(xiàn)有磁電編碼器基礎(chǔ)算法，建立了適合組合式結(jié)構(gòu)的磁電編碼器的算法系統(tǒng)，其中核心算法是組合式磁電編碼器的區(qū)間判斷矯正算法，該算法適合任意極對(duì)數(shù)的組合式

4、磁電編碼器；為了適應(yīng)編碼器工作環(huán)境溫度的變化，組合式磁電編碼器算法系統(tǒng)中引用了溫度漂移自適應(yīng)補(bǔ)償算法；同時(shí)為了滿足高速、高響應(yīng)的要求提出了磁電編碼器雙中斷指數(shù)平滑預(yù)測(cè)法。本文還分析討論了導(dǎo)致磁電編碼器回程誤差的主要來(lái)源，引用了Jiles-Atherton磁滯數(shù)學(xué)模型，對(duì)由磁滯效應(yīng)導(dǎo)致的回程誤差進(jìn)行了數(shù)值化分析，同時(shí)還分析了由校準(zhǔn)系統(tǒng)、系統(tǒng)延時(shí)等因素導(dǎo)致的誤差。最后針對(duì)本課題所設(shè)計(jì)的組合式磁電編碼器進(jìn)行了檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，分別檢測(cè)了不同極對(duì)數(shù)的組