利用非线性跟踪微分器测速测加速度的研究.pdf

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1、2013矩仪表技术与传感器2013第1期InstrumentTechniqueandSensorNo．1利用非线性跟踪微分器测速测加速度的研究乔冠宇，高慧斌(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：针对在光电跟踪伺服系统中常规差分测速度和测加速度高频时带来的误差放大问题，文中提出了将非线性跟踪微分器应用于测速测加速度环节的方法，利用位置传感器测出的位置信号，能快速准确的估计出速度和加速度信息。该方法不基于对象模型，计算量小，简便且易于实现，同时也无需额外的硬件开销。文中在进行大量数值仿真分

2、析的同时，进行了实验验证。结果表明，伺服跟踪系统在低速(O．03。／s)情况下，速度和加速度的波动方差分别降低了7．56"／s和11．52"／s。并且在低速跟踪时平稳无抖动。文中方法有效可行，为今后伺服系统速度闭环提供了新的思路。关键词：非线性跟踪微分器；差分测速；速度、加速度估计；低速跟踪中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002—1841(2013)01—0105—03ResearchonVelocityandAccelerationMeasurementBasedonNonlinearTracking-diferentiatorQIAOGuan

3、—yur，GAOHui．bin(1．ChangchunInsfitudeofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofScience，Changchun130033，China；2．Gradua~SchooloftheChineseAcademyofScience，Beijing100039，China)Abstract：Inallusiontoerroramplificationbroughtbyconventionaldifferentialvelocityandaccelerationme~urement

4、withhishfrequencyinO-Etrackingservosystem．amethodwhichinapplicationofvelocityandaccelerationmeasurementbasedonnon—lineartracking-differentiatorwasproposedtoestimatethevelocityandaccelerationinformationquicklyandexactlymakinguseofthepositionsignalmeasuredbypositionsensor．Themethoddidn

5、otrelyonobject’Smodewithsmallcomputationandeasilytore-alize，noradditionalh~dware．Theexperimentalverificationwasachievedafternumericalsimulation．Asaresult，withtheconditionoflow-velocitytracking(0．03。／s)，thestandarddeviationofvelocityandaccelerationreduced7．56"／sand11．52"／srespective·l

6、y．Themethodiseffectiveandstablewithnoditheringespeciallyinlow—velocitytracking，italsoprovidesanewideafortheveloci-tyclosedloopofservosystems．Keywords：nonlineartracking-differentiator；differentialvelocitymeasurement；velocityandaccelerationestimation；low-velocitytracking0引言出变量(t)和：(t)，

7、其中(t)始终跟踪r(t)的变化，而C则目前对于光电轴角编码器速度测量的算法，如M法、T法，是(t)的微分信号，当(t)快速跟踪r(t)时，：(t)便可作为后来相继提出M／T法测速、变M／T法测速等，这些方法的一r(t)的近似微分。其定理描述如下所示：个共同点就是都需要码盘脉冲信号的上升沿或下降沿来与时定理：若系统间信号同步，因此，需要额外的硬件电路。另外，它们或是只能』-()(’(1)应用于高速场合，或是对于快速响应的伺服系统会使检测时间【：(t)=(t)，z2(t)]、过分加长。因此提出一种速度和加速度的准确估计方法，即的任意解均满足：(￡)，Z2(t)_+

8、0(￡一o。)，则对任意