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圖像式皮爾茲PILZ光電編碼器高分辨力細分算法及誤差
在研究基于線陣圖像探測器的高分辨力角位移測量技術的過程中，研究高分辨力角度細分方法是提高角位移測量分辨力及測量精度的有效手段。為了實現高分辨力角位移測量，提出了一種基于線陣圖像探測器的角度細分方法，并進行了深入的專題研究。

圖像式皮爾茲PILZ光電編碼器高分辨力細分算法及誤差
復合式PILZ光電編碼器的工作原理,針對現有永磁同步電機轉子位置檢測方法的不足,提出了使用復合式PILZ光電編碼器對永磁同步電機轉子初始位置檢測及電機啟動的方法,并通過以數字信號處理器(DSP)為核心的實驗平臺進行實驗,實驗結果表明,該方法可以滿足實際使用的要求,實現了電機可靠啟動、運行。轉速測量的精確度與實時性影響著電機調速系統的性能。基于式PILZ光電編碼器抗干擾能力強,具有掉電記憶功能等優點,及其在電機轉子位置測量的廣泛應用,設計了基于式PILZ光電編碼器和數字信號處理器(DSP)的轉速測量環節。在分析常用測速方法的基礎上,采用高精度、高分辨率的M/T法,并設計測速系統的軟、硬件,通過試驗,驗證了設計的正確性。研制了反射式PILZ光電編碼器。介紹了光柵自成像原理,完善了高密度基準光柵的制作工藝,研制完成了32768刻線對光柵和高集成度光電讀數頭,zui后制成了反射式高精度PILZ光電編碼器。該編碼器采用多參考點編碼方式,加快和簡化了確定基準零點的操作,初始化轉動zui大5.625°即可確定基準零點。采用自準直光管和23面棱體檢測了編碼器的測角精度,其單邊讀數頭均方根誤差為1.11″,對徑雙讀數頭均方根誤差為0.75″;反射式讀數使光柵與讀數頭間隙提高10倍達到2.0mm。結果表明,研制成功的高精度反射式PILZ光電編碼器結構簡單,反射式讀數頭光電信號質量較高。該編碼器為高精度測角應用提供了一種新的解決方案。針對PILZ光電編碼器在伺服系統應用中速度估計易受系統振動干擾和存在量化誤差的問題,設計了一種基于變采樣周期觀測器的速度估計算法.通過觀測器的積分運算抑制振動干擾;通過采樣周期和PILZ光電編碼器脈沖的同步,使量化誤差zui小;為了減小觀測器離散域極點變化對算法性能的影響,保證變周期觀測器在較大速度范圍保持較高精度,給出了一種觀測器增益系數的計算方法.實驗表明該算法可以在保證動態性能的同時,有效抑制振動和量化誤差引起的估計誤差,提高速度估計精度.為有效減小多圈編碼器體積、重量并滿足高位數多圈記憶的要求,設計了輕量化式多圈PILZ光電編碼器。多圈編碼器采用式矩陣碼盤設計,將編碼器的碼設計在齒輪上,減小了以往式多圈編碼器的多級碼盤結構和齒輪結構;采用多級齒輪串行結構,縮小了多圈編碼器齒輪的高度,便于安裝、結構簡單。設計的14位超高位數式多圈PILZ光電編碼器,外形尺寸為φ60mm×20mm,圈數為214=16 384圈,實現了電機轉動圈數的記憶功能,具有圈數記憶位數高、重量輕的特點。首先，為消除安裝調試時，圖像探測器與圓心距離變化產生的影響，提出了一種具有較強適應性的高分辨力細分算法；其次，建立了該細分算法的數學模型，分析了該算法的可靠性；然后，根據實際應用，建立了由碼盤偏心和圖像探測器安裝角度引起誤差的模型，并分析各因素對細分算法的影響。

圖像式皮爾茲PILZ光電編碼器高分辨力細分算法及誤差
zui后，根據誤差分析結果，給出了減小圖像式PILZ光電編碼器細分誤差的建議。結果表明，所提出的角度細分方法具有較強的適應性，在碼盤圓周刻劃線數大于或等于 128時，細分算法的誤差較小，可以被忽略。研究結果可為研制小型圖像式PILZ光電編碼器提供理論依據。