高精度磁電皮爾茲PILZ編碼器及算法
角位移檢測傳感器作為伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋和動態(tài)監(jiān)測的重要元件之一。所研究的磁電PILZ編碼器與目前市場已廣泛應(yīng)用的光電PILZ編碼器相比，具有抗振動、抗污染、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，并在一些特殊的場合如軍工領(lǐng)域應(yīng)用逐漸廣泛起來。

高精度磁電皮爾茲PILZ編碼器及算法
當(dāng)前我國自主研究的磁電PILZ編碼器在精度上、分辨率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上國外所研制的產(chǎn)品，而市場對其的需求量越來越大，并且精度要求越來越高。為此，在磁電PILZ編碼器的分辨率和精度上做了深入的研究，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)；設(shè)計(jì)的高精度磁電PILZ編碼器的應(yīng)用的目標(biāo)場合是針對于高精度要求的測量領(lǐng)域，本課題的研究具有一定的實(shí)用價(jià)值。首先分析了傳統(tǒng)反正切和校準(zhǔn)查表法的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而提出了新型分區(qū)間反正切查表算法，其具有區(qū)間連續(xù)性和非線性誤差小的優(yōu)點(diǎn)；詳細(xì)說明了此算法的制表和查表的過程，受機(jī)械式手表的啟發(fā)提出了PILZ編碼器的算法；然后根據(jù)氣隙優(yōu)化確定間隙的大小設(shè)計(jì)PILZ編碼器信號的發(fā)生機(jī)構(gòu)，并對PILZ編碼器的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了討論，采用過采樣技術(shù)提高AD器件采樣分辨率以消除白色噪聲的影響，通過數(shù)據(jù)采集卡解算PILZ編碼器精度和分辨率；當(dāng)使校準(zhǔn)系統(tǒng)處于檢測狀態(tài)，通過實(shí)驗(yàn)得知所研制的軸向安裝的單磁極PILZ編碼器精度為12位，分辨率為16位；采用運(yùn)放放大器放大原始信號，以擴(kuò)大AD的量程利用率，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和磁場仿真結(jié)果所研制的大電機(jī)PILZ編碼器的分辨率有望達(dá)到了23位。為確定編碼磁鋼的設(shè)計(jì)方法，分析了編碼磁鋼磁極分布序列特點(diǎn)，并且深入研究編碼理論中的偽隨機(jī)序列，針對細(xì)分磁鋼周期數(shù)為2~n -1,2n及在2~（n-1） ,2~n -1之間時(shí)，分別提出了利用m序列，M序列，及截?cái)鄊序列來設(shè)計(jì)編碼磁鋼，并詳細(xì)描述了m序列，M序列，及截?cái)鄊序列產(chǎn)生方法，設(shè)計(jì)了四對極PILZ編碼器的編碼磁鋼。在樣機(jī)設(shè)計(jì)過程中，提出三種信號發(fā)生方案，采用有限元軟件ANSYS對三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，從存在干擾，磁屑積累對產(chǎn)生信號的影響方面進(jìn)行比較，確定*的信號發(fā)生方案。以32位微處理器μPD70F3452為核心設(shè)計(jì)了PILZ編碼器的信號處理電路，軟件上采用低通濾波去除噪聲，并設(shè)計(jì)了角度計(jì)算程序。

高精度磁電皮爾茲PILZ編碼器及算法
根據(jù)大電機(jī)的單對極和磁鋼的磁場仿真分析結(jié)果，驗(yàn)證了單對極磁鋼對磁場有干擾作用，并提出了模型修改方案——增加導(dǎo)磁板，以防止兩磁鋼在關(guān)心區(qū)域磁場疊加，再通過磁場仿真結(jié)果表明磁場已被隔離開，這樣就消除了信號中的低頻信號。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所研究的PILZ編碼器已經(jīng)達(dá)到高精度、高分辨率指標(biāo)，并且能滿足某些特殊場合下的應(yīng)用。