本帖最后由 面壁深功 于 2025-4-6 09:51 編輯 - q7 o9 g# A" f- j
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談位移傳感器用于速度控制（上）7 y; e8 r9 {; x2 Q+ {
位移傳感器在速度控制中扮演著核心角色，其通過實時監測物體位置變化，為控制系統提供精準反饋，從而實現對速度的閉環控制。以下從原理、技術優勢、典型應用及存在問題及應對四方面展開。
7 Y* N7 l0 |$ a$ J一、核心原理：位置微分計算速度
0 r# l. Q( K3 j; L位移傳感器通過測量目標物體的位置變化（如移動距離），控制系統對位置數據進行微分運算（如離散差分法）以計算速度：
# j: i3 D- p, I# jv=Δx/Δt/= x(t2)−x(t1)/( t2−t1)
% [& N- @: B1 T9 c1 @5 e其中，x(t)為傳感器輸出的位置信號，Δt為采樣時間間隔。: ?5 O2 M: T7 X V: m- q* d. R
關鍵信號處理技術：
$ j2 O; W3 S6 ^( H' q. A4 B1、 濾波算法：采用低通濾波抑制高頻噪聲，但需平衡響應速度與噪聲抑制（如二階巴特沃斯濾波器）。% ~2 j7 x6 q/ M, _8 d) s+ z
2、 采樣率：需滿足奈奎斯特準則，采樣頻率需大于信號最高頻率的2倍，避免混疊失真。1 k4 V/ Z% s0 O8 t: X
二、技術優勢：高精度與實時反饋 ~% }9 V1 _4 }1 j. j2 l+ ~
位移傳感器在速度控制中的優勢體現在：
4 t5 y6 l1 K! \) ]; T1、 非接觸測量：激光傳感器、電容傳感器等無需物理接觸，避免摩擦損耗，適合高速運動場景（如機器人關節）。
5 W5 t. j$ R: l- U: Y2、 高分辨率：激光三角測量傳感器分辨率可達±0.01mm，提升速度計算精度。
" f4 j5 |% X2 A3、動態響應：光纖傳感器響應頻率>10kHz，支持實時動態調整（如電機轉速控制）。
1 R/ T- ?- h. ~3 W" n! z0 y三、 典型應用場景
- ]" D& _4 e+ A: b1、 工業機器人：
4 P8 ~1 U& Y) g; _9 y（1）關節速度控制：激光傳感器監測關節位移，計算角速度，實現軌跡跟蹤（如焊接機器人）。
) M9 C: X. {; c0 U0 r（2）末端執行器定位：電容傳感器反饋末端位置，PID控制器調整伺服電機轉速。
# H, P, y3 E# I3 @2無刷電機控制：磁致伸縮傳感器檢測轉子位置，控制器調整輸入頻率以穩定轉速。9 F* Y9 r+ [5 V/ w, q" M* ?+ a
3、 車輛懸架系統：線性電位計測量懸架位移，ECU調整阻尼力以優化平順性。
* J7 \+ H) i0 {/ ~: ~* \7 k" y" l" n6 r" ]4、 精密加工機床進給控制：光柵尺測量工作臺位移，閉環控制步進電機轉速。（未完明天待續：存在不足及應對）
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發表于 2025-4-6 09:45:37
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