数字滤波技术在电参数测量中的应用和研究

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文件名称：数字滤波技术在电参数测量中的应用和研究
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更新时间：2021-07-07 10:29:37
数字滤波技术测量 激光直写设备作为衍射光学元件的重要加工设备，其加工精度决定了二元衍射光学器件的成像质量。随着光学技术的飞速发展，研究具有高精度的激光直写设备至关重要，同时又能推进超精密加工技术的进一步发展。定位控制系统是该设备的关键组成部分，其性能将影响到整个设备研制的成败因为定位控制系统的精度与设备的写入精度是息息相关的。本课题主要以直线电机与气浮导轨组成的伺服控制系统为研究对象，从系统噪声的抑制与衰减角度，对控制系统中的数字滤波技术进行了研究，并给出了系统各部分的硬件实现方法。   本文首先对直线电机伺服控制系统的组成进行了分析，采用实验的方法得到了直线电机的跟随误差的频谱能量分布，从而确定了系统的固有频率噪声。为消除噪声对系统带来的不利影响，本设计在控制环节中加入数字滤波器，从控制系统的角度出发，选择了数字陷波滤波器对干扰信号进行滤波为了让滤波器在用FPGA实现的过程中仍保持阻带陡峭的特性，本文选择了基于全通滤波器的IR陷波滤波器的设计模型，根据系统的固有频率噪声的具体数值，给出了滤波器的系数，并进行了仿真。此外，受零相位滤波器的启发，提出了一种基于零相位滤波器的IR数字陷波器，仿真表明，这种方法使ⅢR陷波器具有了线性相位的特性，并且滤波的初始信号不发生设计了控制系统的硬件电路，主要包括信号转换电路、脉冲四倍频模块、电机速度与位置测量模块以及ⅢR陷波滤波器模块。其中，本文从IR滤波器的运算时序、增益系数的选取以及结构的优化等方面，着重闸述了IR陷波滤波器的FPGA实现方法，并对模块进行了功能仿真，达到了较好的效果。   最后，本文对设计的伺服控制系统进行了实验测试，实验和分析结果表明，本课題所设计的IR陷波滤波器对系统固有频率噪声有较好的抑制效果，能够在一定程度上提高系统的定位精度.