Research on Error Analysis of Time-grating Sensor Base on PMAC

摘要

本文针对时栅位移传感器在实际生产过程中出现的传统数控转台与大量动态实验之间日益突出的矛盾，在国家自然基金的支持下，提出了一种以PMAC为运动控制器、直驱电机为运动受载体的新型数控转台系统，并编写了一套人机界面友好的上位机操作程序。本系统除了拥有较好的控制性能外，对于不同的时栅实验，只需要进行软件的简单修改与结构硬件的相应调整，就能进行完整的操作，使得该实验平台具有较好的通用性与柔韧性。这对于时栅位移新型传感器的产业化具有重大的意义并提出了一种新的动态实验操作原则。　　本系统为一开放式运动控制系统，采用IPC+PMAC双CPU核心的控制器，以工控机为控制平台，PMAC卡为运动控制核心，以高精度的光栅传感器作为反馈元件，构成了一个能够自动完成时栅动态标定实验的转台实验台，经测试实验台子控制准确，反复性好，便于安装与拆卸，同时采用谐波修正法建立传感器的误差修正分析模型，并采用VisualC++设计人机界面友好的上位机程序并同时开发了一整套自动控制软件。实验结果表明：实验系统速度快、可靠性高，效率高，相比传统数控转台，运动速度瓶颈得到解决，动态响应明显改善，节省了大量的人力与劳力。　　文中讨论了基于PMAC下如何完成对转台实验平台的精确定位操作，通过对直驱电机控制器的讨论以及电机驱动器内置算法分析，得出了PID参数的调整规则，使得平台的随动性与动态性趋于稳定，利用PCOMM32PRO基本库函数建立上下位机互相通信，实现了应用程序下各个模块软件的金字塔式设计，编写方便简易的人机友好界面，提高了时栅生产过程中的误差标定效率，对于时栅的产生化过程起到了一定的促进作用。

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1. 绪 论

1.1. 本文研究背景与来源、意义

1.2. 国内外研究现状

1.3. 传感器标定理论与方法

1.4. 本文的主要研究内容

2. 误差修正实验平台的硬件组成

2.1. 工业计算机

2.2. 机械转动结构及驱动平台

2.3. 闭环控制下电机算法介绍

2.4. 反馈系统

3. 实验平台的硬件设计与PMAC调试

3.1. PMAC的硬件连接

3.2. 运动控制卡（PMAC）

3.3. PMAC的在线调试

4. 系统软件构架与实现

4.1. 软件平台与设计语言

4.2. 软件模块化设计

4.3. 上下位机相互通信设计与实现

5. 时栅动态误差修正实验

5.1. 时栅误差自修正平台的使用

5.2. 实验结果

5.3. 系统误差分析

6. 结论与展望

6.1. 结论

6.2. 展望

参考文献

致谢

7. 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果