双位置反馈系统精度分析.pdf

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1、双位置反馈系统精度分析曹艳波。等双位置反馈系统精度分析AnalysisontheAccuracyofDualPositionFeedbackSystem曹艳渡办夸旅春林唐左(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要：为提高精密仪器位移运动的位置精度，需对反馈控制系统进行设计选型。传统反馈元件旋转式电位器以其高可靠性被广泛应用于位置反馈系统中，但是精度有限；直线光栅尺具有精度高和安装简易的特点，但是成本太高。通过对比测试旋转式电位器和研究兼具电位器与光栅尺的双反馈系统，测量出各自的精度等级，从而为合理选

2、择反馈系统提供依据。对比结果为精密仪器的位置反馈系统的设计提供试验参考。关键词：位置反馈系统精密仪器旋转电位器光栅尺精度分析中图分类号：THTl2文献标志码：ADOI：10．160864．cnki．issnl000—0380．201503024Abstract：Forimprovingthepositionaccuracyofdisplacementmotioninpreciseinstruments。itisnecessarytoselectappropriatefeedbackcontrolsystem．Thetradit

3、ionalfeedbackelements。therotarypotentiometemhavebeenwidelyusedinthepositionfeedbacksystembecauseoftheirhigh他liability。buttheaccuracyofwhicharelimited；whilethelineargratingfeatureshishaccuracyandeasytomount。butthecostistoohigh．Thloushinter-comporingsomekindsoftherota

4、rypotentiometersandresearchingthedualfeedbacksystemcomposingbethpotentiometerandlineargrating。respectiveaccuracyclassismeasured-thusthebasisforreasonablyselectingfeedbacksystemisprovided．Theresultofinter-comparisonprovidestestreferencefordesigningpositionfeedbacksys

5、temofpreciseinstruments．Keywords：PositionfeedbacksystemPreciseinstrumentRotarypotentiometerLineargratingAccuracyanalysis0引言光电测控系统等精密仪器设备为了满足位置精度要求。运动部件需要设计反馈系统来形成闭环控制，以达到误差控制的目的¨“。目前使用比较成熟的反馈元件品种多样。如成本比较低的旋转式电位器、光电传感器和线性光栅尺等。电位器一般采用角度反馈方式，具有低成本、高可靠性等特点，广泛应用在位置反馈系统中，

6、但是由于其精度有限且精度传递环节复杂，往往达不到高精度的控制要求。光电传感器有着较高的精度，结构匹配性好．但是其可靠性相对较差且成本高。因此，在选择反馈元件时．需要从多方面考虑。本文主要针对光学变焦距系统进行反馈系统对比研究．在该系统中安装了两套位置反馈系统，分别采用旋转电位器和增量式光栅尺，并对各自的误差进行了分析。结果表明，电位器和光栅尺在系统精度控制中的误差界限。为反馈系统的选择提供了一定参考。修改稿收到日期：2014—04—08。第一作者t艳波(1984一)，男，2009年毕业于华中科技大学机械电子工程专业，获硕士学位

7、。助理研究员；主要从事精密仪器设计与分析研究。《自动化仪表》第36卷第3期2015年3月1位置反馈元件基本原理在手动和伺服控制中，电位器作为反馈元件可靠性高，稳定性好。寿命长，广泛应用于各项电子工业领域。电位器的误差一般来自总阻公差、线性公差和一致性公差，影响其控制精度的误差主要为线性公差。电位器的线性公差代表了实际功能特点脱离理论功能特点的程度，一般用输出电压比率来表示，最高精度可以达到±0．1％。在精密角度位置控制系统中，电位器作为记录位置的反馈元件，能够起到一定的精度保证。电位器线性误差曲线如图1所示。图1电位器线性误差

8、曲线Fig．1LinearerrorCUFVeofpotentiometer97双位置反馈系统精度分析曹艳波。等相对于电位器，直线型光栅尺是以光刻工艺制造的精密光栅为测量基准，利用莫尔条纹或光学干涉的方法提取位置信号，可以得到增量值和绝对值的位置输出[5-9]。2旋转式电位器