第18卷第8期 2010年8月
文章编号
1004924X(2010)08-1738-08
光学精密工程
Optics and Precision Engineering
Vol.18
No.8 Aug.2010
微型光电编码器在电机角速率辨识中的应用
李琳1.2，厉明1.2，艾华1
（1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；
2.中国科学院研究生院，北京100039)
摘要：针对电机何服控制系统利用编码器角位置信息预测角速率的需求，提出并实现了一种基于平稳卡尔曼滤波的编码器信号处理方法。首先，分析了典型电机系统的结构及测量噪声编码器的组成，在此基础上建立了电机系统和编码器的
参数化数学模型，并根据电机系统和编码器模型给出了统
-的参数化平稳卡尔曼滤波器设计结果，在Matlab/Simulink
环境下完成了电机、编码器和卡尔受滤波器的仿真模型，并利用不同参数对参数化平稳卡尔受滤波器的普适性和滤波效果进行了预测。最后，搭建了实验平台，对仿真结论进行验证并对滤波性能进行了实测。仿真和实验结果表明；参数化滤波模型对典型电机系统具有普适性，自适应平稳卡尔曼滤波器可以利用编码器信号实现角速率的最优估计，误差标准差为0.021（")/s，最大误差可以控制在0.06（°)/s之内，能够满足一般电机伺服系统对角速率精度的要求。
关
缝
调：平稳卡尔受减波；编码器；电机；角速率；Matlab/Simulink
中图分类号：TP212.12
文献标识码：A
doi;10,3788/OPE, 20101808.1738
Applicationofminiatureopticalencodersto
angularrateidentificationof motors
LI Lin'-, LI Ming'-*,AI Hua
(l.Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,
Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;
2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039,China)
Abstract: A signal processing method for encoders based on stationary Kalman filter technology is im-plemented to satisfy the requirements of angular rate prediction of a servo control system, Firstly, the typical structure of a motor system and the composition of an optical encoder for measuring noises are analyzed, and the parametric mathematical model of the motor system and optical encoder is built for stationary Kalman filter design. Then, the uniform parametric design results of stationary Kalman fil-ter are presented by using the model. Under the Matlab/Simulink environment, the simulation model of the motor system, optical encoder and Kalman filter is completed and the universality and filtering effect of parametric stationary Kalman filter are predicted by different parameters, Finally, an experi-mental platform is built to verify the simulation conclusion, and the filtering performance is measured. The simulation and experiment results show that the parametric stationary Kalman filter is universal-
收稿日期：2009-07-31；修订日期：2009-11-09，
基金项目：吉林省科技厅自然科学基金资助项目（No,20030534)）