高精度位移测量系统的硬件在环仿真

张文涛; 杜浩; 熊显名; 谢仁飚; 王献英

doi:doi:10.3788/CJL201946.0204001

中国激光, 2019, 46 (2): 0204001, 网络出版: 2019-05-09

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Hardware-in-the-Loop Simulation of High Precision Displacement Measurement System

张文涛 ^1,*杜浩 ^1,2熊显名 ¹谢仁飚 ²王献英 ²

作者单位

¹ 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西桂林 541004

² 上海微电子装备(集团)股份有限公司, 上海 201203

图 & 表

图 1. 二维光栅系统测量原理示意图

Fig. 1. Measuring principle of 2D grating system

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图 2. 运动台伺服控制系统

Fig. 2. Motion stage servo control system

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图 3. 仿真流程图

Fig. 3. Flow chart of simulation

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图 4. 仿真平台结构示意图

Fig. 4. Structural sketch of simulation platform

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图 5. 硬件在环仿真平台

Fig. 5. Hardware-in-the-loop simulation platform

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图 6. 光束入射角度示意图

Fig. 6. Schematic of laser beam incident angle

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图 7. 运动台位移示意图

Fig. 7. Displacement schematic of motion stage

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图 8. 模型在环仿真结果。(a) X轴模型误差;(b) Y轴模型误差;(c) Rz轴模型误差

Fig. 8. Model-in-the-loop simulation results. (a) X-axis model error; (b) Y-axis model error; (c) Rz-axis model error

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图 9. 硬件在环仿真结果。(a) X轴模型误差;(b) Y轴模型误差;(c) Rz轴模型误差

Fig. 9. Hardware-in-the-loop simulation results. (a) X-axis model error; (b) Y-axis model error; (c) Rz-axis model error

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图 10. 模型在环仿真与硬件在环仿真结果对比。(a) X轴误差;(b) Y轴误差;(c) Rz轴误差

Fig. 10. Comparison of model-in-the-loop and hardware-in-the-loop simulation results. (a) X-axis error; (b) Y-axis error; (c) Rz-axis error

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表 1模型运算过程时间表

Table1. Model operation process schedule

Function	Time /μs
Read raw data	16.04
Measurement model calculation	11.31
Sent position data	11.16
Total time	38.51

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张文涛, 杜浩, 熊显名, 谢仁飚, 王献英. 高精度位移测量系统的硬件在环仿真[J]. 中国激光, 2019, 46(2): 0204001. Wentao Zhang, Hao Du, Xianming Xiong, Renbiao Xie, Xianying Wang. Hardware-in-the-Loop Simulation of High Precision Displacement Measurement System[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(2): 0204001.

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图 1. 二维光栅系统测量原理示意图

Fig. 1. Measuring principle of 2D grating system

图 2. 运动台伺服控制系统

Fig. 2. Motion stage servo control system

图 3. 仿真流程图

Fig. 3. Flow chart of simulation

图 4. 仿真平台结构示意图

Fig. 4. Structural sketch of simulation platform

图 5. 硬件在环仿真平台

Fig. 5. Hardware-in-the-loop simulation platform

图 6. 光束入射角度示意图

Fig. 6. Schematic of laser beam incident angle

图 7. 运动台位移示意图

Fig. 7. Displacement schematic of motion stage

图 8. 模型在环仿真结果。(a) X轴模型误差;(b) Y轴模型误差;(c) Rz轴模型误差

Fig. 8. Model-in-the-loop simulation results. (a) X-axis model error; (b) Y-axis model error; (c) Rz-axis model error

图 9. 硬件在环仿真结果。(a) X轴模型误差;(b) Y轴模型误差;(c) Rz轴模型误差

Fig. 9. Hardware-in-the-loop simulation results. (a) X-axis model error; (b) Y-axis model error; (c) Rz-axis model error

图 10. 模型在环仿真与硬件在环仿真结果对比。(a) X轴误差;(b) Y轴误差;(c) Rz轴误差

Fig. 10. Comparison of model-in-the-loop and hardware-in-the-loop simulation results. (a) X-axis error; (b) Y-axis error; (c) Rz-axis error

表 1模型运算过程时间表

Table1. Model operation process schedule

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图 1. 二维光栅系统测量原理示意图

Fig. 1. Measuring principle of 2D grating system

图 2. 运动台伺服控制系统

Fig. 2. Motion stage servo control system

图 3. 仿真流程图

Fig. 3. Flow chart of simulation

图 4. 仿真平台结构示意图

Fig. 4. Structural sketch of simulation platform

图 5. 硬件在环仿真平台

Fig. 5. Hardware-in-the-loop simulation platform

图 6. 光束入射角度示意图

Fig. 6. Schematic of laser beam incident angle

图 7. 运动台位移示意图

Fig. 7. Displacement schematic of motion stage

图 8. 模型在环仿真结果。(a) X轴模型误差;(b) Y轴模型误差;(c) Rz轴模型误差

Fig. 8. Model-in-the-loop simulation results. (a) X-axis model error; (b) Y-axis model error; (c) Rz-axis model error

图 9. 硬件在环仿真结果。(a) X轴模型误差;(b) Y轴模型误差;(c) Rz轴模型误差

Fig. 9. Hardware-in-the-loop simulation results. (a) X-axis model error; (b) Y-axis model error; (c) Rz-axis model error

图 10. 模型在环仿真与硬件在环仿真结果对比。(a) X轴误差;(b) Y轴误差;(c) Rz轴误差

Fig. 10. Comparison of model-in-the-loop and hardware-in-the-loop simulation results. (a) X-axis error; (b) Y-axis error; (c) Rz-axis error

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