工業(yè)CT在線運(yùn)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(rèn)為是世界上的最佳無損檢測手段之一，在航空、航天、國防、機(jī)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(shí)現(xiàn)起著重要的作用，這就需要對各運(yùn)動軸運(yùn)動狀態(tài)測量及其控制系統(tǒng)模型識別從而得到更準(zhǔn)確的運(yùn)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(dá)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動軸特性，通過計(jì)算得出了工業(yè)CT運(yùn)動測量的實(shí)時精度指標(biāo)

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(diǎn)進(jìn)行對比分析，確定了一種基于“ARM+CPLD”測量方案與機(jī)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(yùn)動特點(diǎn)，完成了基于“ARM+CPLD”的在線測量系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)；應(yīng)用機(jī)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(yùn)動伺服系統(tǒng)電機(jī)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(jìn)行了詳細(xì)的研究，完成了系統(tǒng)辨識算法的設(shè)計(jì)；在上述測量平臺下采用課題自身改進(jìn)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(shí)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(shí)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。

5、基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，分析得出了同一時刻最大位移差并計(jì)算實(shí)際測量位移和理論位移誤差精度及實(shí)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(shí)際測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比誤差最大值1.33％低于機(jī)理仿真與實(shí)際測量實(shí)驗(yàn)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(yàn)結(jié)果表明，論文提出的工業(yè)CT多軸運(yùn)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(shí)時性、多功能擴(kuò)展，系統(tǒng)診斷能力。為實(shí)現(xiàn)高精度工