基于數(shù)字濾波技術的直線電機伺服控制系統(tǒng)設計.pdf

1、激光直寫設備作為衍射光學元件的重要加工設備，其加工精度決定了二元衍射光學器件的成像質量。隨著光學技術的飛速發(fā)展，研究具有高精度的激光直寫設備至關重要，同時又能推進超精密加工技術的進一步發(fā)展。定位控制系統(tǒng)是該設備的關鍵組成部分，其性能將影響到整個設備研制的成敗，因為定位控制系統(tǒng)的精度與設備的寫入精度是息息相關的。本課題主要以直線電機與氣浮導軌組成的伺服控制系統(tǒng)為研究對象，從系統(tǒng)噪聲的抑制與衰減角度，對控制系統(tǒng)中的數(shù)字濾波技術進行了研究，并

2、給出了系統(tǒng)各部分的硬件實現(xiàn)方法。
　　本文首先對直線電機伺服控制系統(tǒng)的組成進行了分析，采用實驗的方法得到了直線電機的跟隨誤差的頻譜能量分布，從而確定了系統(tǒng)的固有頻率噪聲。為消除噪聲對系統(tǒng)帶來的不利影響，本設計在控制環(huán)節(jié)中加入數(shù)字濾波器，從控制系統(tǒng)的角度出發(fā)，選擇了數(shù)字陷波濾波器對干擾信號進行濾波。
　　為了讓濾波器在用FPGA實現(xiàn)的過程中仍保持阻帶陡峭的特性，本文選擇了基于全通濾波器的IIR陷波濾波器的設計模型，根據(jù)系統(tǒng)的固

3、有頻率噪聲的具體數(shù)值，給出了濾波器的系數(shù)，并進行了仿真。此外，受零相位濾波器的啟發(fā)，提出了一種基于零相位濾波器的IIR數(shù)字陷波器，仿真表明，這種方法使IIR陷波器具有了線性相位的特性，并且濾波的初始信號不發(fā)生畸變。
　　設計了控制系統(tǒng)的硬件電路，主要包括信號轉換電路、脈沖四倍頻模塊、電機速度與位置測量模塊以及IIR陷波濾波器模塊。其中，本文從IIR濾波器的運算時序、增益系數(shù)的選取以及結構的優(yōu)化等方面，著重闡述了IIR陷波濾波器的F