CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2020年
光束线站的运动位置传感器信号实时解析与控制系统研究
阮玮琪
Subtype硕士
Thesis Advisor李瑞
2019-06-01
Degree Grantor中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
Place of Conferral中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
Keyword高精度运动位置传感器 并行多路信号实时处理 矫正识别 LFSR数字滤波 RTL级系统
Abstract上海光源SSRF(Shanghai Synchrotron Radiation Facility)的同步辐射实验需要光束线站系统支持高实时性的飞行模式on-the-fly,其核心是在运动控制系统与数据采集系统之间发展一种能实时解析运动位置传感器信号并实时输出触发控制信号的系统,即运动位置传感器信号实时解析与控制系统。本系统是运动位置传感器信号解析与执行器控制之间的纽带,能大幅度缩短线站实验时间,实现步进模式step-by-step至飞行模式on-the-fly的转换。系统设计有模块化的硬件与软件子系统,具有后续升级、支持多电压域信号处理等特性,FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片内RTL(Register Transfer Level)级子系统具有高度可扩展性。本系统设计并实现在可编程FPGA芯片上,主要用于实时处理噪声背景下的多通道不同类型高精度运动位置传感器信号。对于高精度QID(Quadrature Incremental Decoding Motion Position Sensor)正交增量式运动位置传感器信号,系统应用基于LFSR(Linear Feedback Shift Register)线性反馈移位寄存器的数字滤波器并通过α矩阵调节多通道信号的低通带频点,通过矫正识别计数方法区分位置与噪声信号特征,并结合4倍计数的冗余计数方法降低解析误差。系统还设计有专用的SSI(Synchronous Serial Interface)信号解析器用于解析SSI绝对值型运动位置传感器信号。QID正交增量式运动位置传感器信号解析具有高实时性,每一解析通道都有固定的解析延迟时间,而SSI绝对值型运动位置传感器信号解析更偏重于位置信息的准确性。系统根据运动位置传感器信号解析值,结合预先设定的单路或多路增减自触发模式与相应的配置数据,输出实时触发控制信号。工作在外触发模式时,系统响应外部上升沿触发信号,将对应时刻的运动位置传感器信号解析值存储在FIFO(First In First Out)中,待工作结束且收到用户读取命令后,再读出FIFO中数据并储存于SD(Secure Digital)卡。测试验证表明,系统能检测信噪比SNR(Signal Noise Ratio)为1:1环境下的并行多路正交增量式运动位置传感器信号,且滤波器参数α介于8-250间的解析整体误差小于0.5%;对频率在25kHz至800kHz的正交增量式运动位置传感器信号,α介于8-11间的系统误差小于0.05%。系统解析与控制通道具有实时性,各个单通道正交增量式运动位置传感器信号的解析时间与α成正比,为3α+3个采样时钟周期。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/31241
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2020年
Recommended Citation
GB/T 7714
阮玮琪. 光束线站的运动位置传感器信号实时解析与控制系统研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2019.
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