感應(yīng)角度傳感器的多參數(shù)優(yōu)化及應(yīng)用.pdf

1、本文研究的電磁感應(yīng)角度傳感器，是一種非接觸型的傳感器，目前應(yīng)用于汽車配件、機(jī)器人、電子設(shè)備的人機(jī)接口等領(lǐng)域的角度測(cè)量，它能滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)測(cè)量提出的高精度、數(shù)字化和大量程的要求。傳感器的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)傳感器的性能起著關(guān)鍵的作用，因此對(duì)感應(yīng)角度傳感器的設(shè)計(jì)參數(shù)與其性能之間的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)而深入的理論分析，從而最大限度地優(yōu)化傳感器設(shè)計(jì)顯得非常有必要。
　　感應(yīng)角度傳感器本質(zhì)上利用定子和轉(zhuǎn)子之間的耦合渦流場(chǎng)的變化來(lái)工作。由于三維渦流場(chǎng)的復(fù)雜性，

2、很難直接建立傳感器設(shè)計(jì)參數(shù)與輸出特性之間準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，因此感應(yīng)角度傳感器進(jìn)行多參數(shù)優(yōu)化顯得很有必要。非線性和靈敏度作為傳感器主要性能，是衡量傳感器優(yōu)劣的指標(biāo)。本文的研究目的是對(duì)傳感器進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，尋找傳感器優(yōu)化的設(shè)計(jì)參數(shù)，使傳感器性能達(dá)到最佳。
　　本文通過(guò)變化傳感器結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)不同傳感器模型，以此來(lái)研究相應(yīng)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)傳感器性能的影響。主要內(nèi)容有：
　　提出了一個(gè)改進(jìn)型的傳感器結(jié)構(gòu)形式，該傳感器輸出信號(hào)具有周期

3、性線性化的特點(diǎn)。為了分析合適的轉(zhuǎn)子形狀對(duì)傳感器的靈敏度以及感應(yīng)電壓曲線擬合度的影響，用電磁場(chǎng)軟件對(duì)相應(yīng)傳感器模型進(jìn)行仿真，通過(guò)比較，選定實(shí)心葉片的轉(zhuǎn)子作為傳感器的轉(zhuǎn)子形狀。仿真和分析激勵(lì)線圈匝數(shù)、激勵(lì)頻率、線寬等傳感器設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)傳感器非線性誤差和靈敏度的影響，得出影響傳感器性能的主要參數(shù)。
　　提出了正交試驗(yàn)法、響應(yīng)曲面法優(yōu)化感應(yīng)角度傳感器。正交試驗(yàn)法確定影響傳感器性能的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)和水平。響應(yīng)曲面法重構(gòu)目標(biāo)函數(shù)，以顯示的方式映射

4、出傳感器非線性誤差與設(shè)計(jì)參數(shù)的非線性關(guān)系，預(yù)測(cè)優(yōu)化的設(shè)計(jì)參數(shù)和非線性誤差。基于優(yōu)化的參數(shù)設(shè)計(jì)傳感器模型和實(shí)物，并分析兩者的非線性特性。
　　提出人工智能算法優(yōu)化角度傳感器，相對(duì)于響應(yīng)曲面法，粒子群優(yōu)化算法不需要重復(fù)設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)的初始范圍；作為一系列群體智能算法的一種，PSO可以解決連續(xù)和離散全局優(yōu)化問(wèn)題。用粒子群算法來(lái)優(yōu)化角度傳感器，得出一組結(jié)構(gòu)參數(shù)：轉(zhuǎn)子的厚度是1.24mm，轉(zhuǎn)子葉片的角度為52.7°，定轉(zhuǎn)子間隙為0.2mm，并