为了使光谱分析仪(Optical Spectrum Analyzer, OSA)能精确测量窄谱宽光信号, 要求光栅转动一圈分辨200万个点。设计了一种基于衍射光栅、直流无刷电机(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)和光电编码器的高分辨率光栅定位系统。实现了基于比例--积分--微分(Proportion Integration Differentiation, PID)的高精度闭环调速控制技术, 以驱动BLDCM带动光栅的转动。同时, 高精度光电编码器快速检测并反馈光栅的角位置, 细分电路对编码器的输出信号作进一步细分。将输出信号的分辨率从16000点/圈提升至2048000点/圈, 极大地提升了光栅定位系统的整体分辨率。通过实验测试了光栅扫描速度、波长重复性和波长准确度等性能指标, 验证了光栅定位的精度和分辨率。
光谱分析仪 直流无刷电机 光电编码器 高分辨率 光栅定位 optical spectrum analyzer BLDCM photoelectric encoder high resolution grating positioning
1 中国科学技术大学地球和空间科学学院,中国科学院近地空间环境重点实验室, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院空间天气学国家重点实验室, 北京 100190
为提高激光雷达回波信号斩光高度的稳定性,针对臭氧探测激光 雷达系统后继光路中直流无刷电机的 高转速高转矩控制系统,提出了模糊自适应PID控制方法。通过模糊推理实现不同状态下PID参数的在线自 动整定,并利用卡尔曼滤波减少控制噪声和测量噪声的干扰。基于控制理论,用Matlab软件进行控制算 法性能模拟,并用LabVIEW平台实现系统的控制算法。结果表明与普通PID控制方法相比,基于模糊自适 应PID控制方法的激光雷达斩光频率阶跃响应调节时间减少33.3%, 延迟时间短60%, 上升时间短42.1%, 斩 光盘的频率抖动仅约为0.0492 Hz。模糊自适应PID控制系统稳态误差更小,有更好的适应性、稳健性和抗干扰性。
激光技术 激光雷达 直流无刷电机 模糊自适应PID 卡尔曼滤波 斩光频率 laser techniques lidar DC brushless motor fuzzy self-adaptive PID Kalman filter chopping frequency
运用电力电子仿真、机械仿真和控制系统仿真, 充分考虑各个组件的非线性, 通过对各部分的建模分析, 从原理结构上建立适用于无刷直流电机和减速机构模式的导弹舵机系统精确仿真模型, 可以在舵机整个工作频段和舵偏角范围进行精确仿真。通过对仿真数据与实测数据的比较, 仿真曲线和实测曲线基本吻合, 验证了模型的可用性。
舵机 直流无刷电机 模型 servo brushless DC motor model
