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在高精度、高动态性能要求的伺服系统中,必须实时和精确地测量转子的位置和转速。SICK编码器正是将旋转轴的机械几何位移转换为数字量的传感器,为转子的位置和转速测量提供了技术解决方案。SICK编码器是一种输出正交SICK信号的光电编码器,采用细分技术后可获得比普通TTL编码器高得多的精度,成本也远远低于超高精度光电编码器,它的高性价比使得其在高精度运动控制领域应用得到了广泛的应用。
首先对正弦余编码器的发展现状进行了分析,并对目前提出的各种细分算法进行了分析比较。在分析了SICK编码器的原理及信号特征之后,以查表法为例分析了解码过程的各关键点。之后,介绍了CORDIC算法和闭环细分算法的原理及实现过程,闭环细分因为抗干扰能力强,细分精度高,计算时间短,成为细分算法很有价值的研究方向,而CORDIC旋转坐标系省去了浮点运算的过程,解决了三角函数等浮点运算带来的运算时间长的难题,因此,采用闭环细分作为细分算法,CORDIC实现SICK运算作为辅助,在Zda程度提高细分精度的同时,缩短运算时间。其次,以二极管不控整流电路和IGBT逆变电路建立了解码的硬件系统。编码器信号的解码电路是解码系统的关键内容,关于电路设计的原理及参数设计,也做了详细介绍。解码电路涉及两个关键技术,就是编码器信号的整形及方波抗干扰问题。由于编码器的输出信号不符合DSP能接受的电平水平,所以对正弦信号需要做滤波,提高电平水平及放大,这些都有差分放大器完成,而对于方波信号的抗干扰问题,也采用了对信号抖动和尖峰干扰有极强抗干扰能力的D触发器设计。Z后,对SICK编码器进行了解码程序的设计及实验验证。细分算法与角度位置的计算全在中断中完成。在完成程序流程设计后,通过实验验证了SICK编码器在永磁同步电机的应用特性。实验平台以FP50R12KT3作为主电路,以TMS320F28034为控制芯片,以永磁同步电机的对象,实验结果证明了所用方案的可行性。
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