工業(yè)CT在線運動位置狀態(tài)測量與模型識別.pdf

1、工業(yè)CT(Computed Tomography)技術(shù)被公認為是世界上的最佳無損檢測手段之一，在航空、航天、國防、機械、電子、石油及電力等眾多領(lǐng)域均獲得了廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)CT技術(shù)的迅速發(fā)展，檢測對象也變得多樣化，對工業(yè)CT的成像精度、掃描速度等提出了更高的要求。工業(yè)CT伺服控制系統(tǒng)作為工業(yè)CT子系統(tǒng)之一，對上述要求能否實現(xiàn)起著重要的作用，這就需要對各運動軸運動狀態(tài)測量及其控制系統(tǒng)模型識別從而得到更準確的運動對象模型；基于對象模型的分

2、析來優(yōu)化和改善伺服控制系統(tǒng)的精度，從而達到最后提高工業(yè)CT掃描成像精度和速度的目的。目前一些典型的運動位置狀態(tài)測量與模型識別方法難以解決工業(yè)CT伺服系統(tǒng)的多通道、高精度在線的大數(shù)據(jù)量采集要求，也缺乏利用系統(tǒng)的測量信息辨識控制系統(tǒng)對象模型的有效手段。針對上述問題，論文對工業(yè)CT在線運動位置狀態(tài)測量與模型識別展開研究。
　　 論文首先分析了工業(yè)CT掃描特性及典型Ⅱ代和Ⅲ代掃描的運動軸特性，通過計算得出了工業(yè)CT運動測量的實時精度指標

3、要求；通過對測量與模型識別方法的分析總結(jié)出了測量與模型識別系統(tǒng)的功能需求；對目前幾種主流的測量與模型識別方法應(yīng)用在工業(yè)CT中的優(yōu)缺點進行對比分析，確定了一種基于“ARM+CPLD”測量方案與機理分析及系統(tǒng)辨識相結(jié)合的系統(tǒng)模型辨識方案；
　　 基于工業(yè)CT的掃描運動特點，完成了基于“ARM+CPLD”的在線測量系統(tǒng)總體方案的設(shè)計；應(yīng)用機理分析法完成了工業(yè)CT控制系統(tǒng)的模型框架結(jié)構(gòu)分析；然后對運動伺服系統(tǒng)電機參數(shù)常用系統(tǒng)辨識算法及最

4、小二乘算法在伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量辨識中的應(yīng)用進行了詳細的研究，完成了系統(tǒng)辨識算法的設(shè)計；在上述測量平臺下采用課題自身改進的變步長帶遺忘因子的遞推最小二乘在線辨識算法來辨識系統(tǒng)模型參數(shù)，實現(xiàn)了理論分析與幅頻特性分析相結(jié)合的方法的工業(yè)CT控制系統(tǒng)模型階數(shù)的模擬；最后完成了整個測量與模型識別系統(tǒng)的硬件資源規(guī)劃和整個系統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn)。
　　 對重慶大學(xué)ICT中心的CD-300BX型工業(yè)CT的射線源和探測器分層軸、平移軸、分度軸進行實驗測試。

5、基于實驗結(jié)果數(shù)據(jù)，分析得出了同一時刻最大位移差并計算實際測量位移和理論位移誤差精度及實際測量速度和理論速度誤差精度為0.012％和0.027％，辨識仿真結(jié)果與實際測量實驗結(jié)果相比誤差最大值1.33％低于機理仿真與實際測量實驗結(jié)果的誤差最小值7.02％，且殘差在合理的公差帶以內(nèi)。試驗結(jié)果表明，論文提出的工業(yè)CT多軸運動位置狀態(tài)測量系統(tǒng)及模型識別系統(tǒng)能夠滿足CT掃描要求，并具有較高的測量精度及實時性、多功能擴展，系統(tǒng)診斷能力。為實現(xiàn)高精度工