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預(yù)測(cè)理論的精密角E+E位移傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量研究
E+E位移傳感器測(cè)量是zui基本、zui普遍的測(cè)量。從宇航飛行衛(wèi)星探測(cè)到超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究到納米技術(shù)的探索，無(wú)一不需要高精度E+E位移傳感器測(cè)量。在精密測(cè)量中用得zui廣泛的是以光柵為代表的柵式E+E位移傳感器傳感器，但在我國(guó)，E+E位移傳感器傳感器目前絕大部分依賴進(jìn)口，不僅價(jià)格高，而且進(jìn)口某些高精度傳感器常常受限，這些不利因素直接制約著我國(guó)制造業(yè)和國(guó)防工業(yè)的發(fā)展。

預(yù)測(cè)理論的精密角E+E位移傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量研究
所在課題組自1995年開(kāi)始從事精密位移傳感器傳感器及相關(guān)技術(shù)的研究，研制出了一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)全新測(cè)量原理的精密E+E位移傳感器傳感器——時(shí)柵。根據(jù)“用時(shí)間作為空間E+E位移傳感器測(cè)量基準(zhǔn)”的思想，使得時(shí)鐘脈沖具有*的空間當(dāng)量，從而實(shí)現(xiàn)“采用時(shí)間測(cè)量E+E位移傳感器”的新方法。目前場(chǎng)式圓時(shí)柵的檢定精度已達(dá)到±0.8″，直線時(shí)柵的檢定精度達(dá)到±0.5μm/m，而分辨力分別達(dá)到0.1″和0.1μm。 由于時(shí)柵是采用時(shí)間測(cè)量空間，按時(shí)間均分的等時(shí)采樣，因此時(shí)柵屬于式靜態(tài)E+E位移傳感器傳感器。而在動(dòng)態(tài)測(cè)量和實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，有許多場(chǎng)合需要按空間均分的等空間間隔采樣，這就需要將時(shí)柵的原始角E+E位移傳感器轉(zhuǎn)化為空間均分的增量式脈沖信號(hào)。在三項(xiàng)國(guó)家自然基金的支持下，本課題引入預(yù)測(cè)理論實(shí)現(xiàn)時(shí)柵E+E位移傳感器傳感器的增量式動(dòng)態(tài)測(cè)量和普通柵式E+E位移傳感器傳感器的細(xì)分方法設(shè)計(jì)，并由此進(jìn)行相關(guān)預(yù)測(cè)理論、算法和實(shí)驗(yàn)的研究，主要研究和創(chuàng)新成果如下：從空間和時(shí)間的角度研究?jī)煞NE+E位移傳感器測(cè)量模型。由此展開(kāi)對(duì)普通柵式E+E位移傳感器傳感器和時(shí)柵E+E位移傳感器傳感器測(cè)量模型和測(cè)量原理的深入分析和討論。從深層次上闡述柵式E+E位移傳感器傳感器和時(shí)柵E+E位移傳感器傳感器在測(cè)量原理及物理意義上的相關(guān)性和差異性。提出將預(yù)測(cè)理論用于精密E+E位移傳感器測(cè)量。從數(shù)學(xué)角度對(duì)經(jīng)典的預(yù)測(cè)理論進(jìn)行分析和對(duì)比，尋求用于精密E+E位移傳感器測(cè)量的*預(yù)測(cè)理論，從理論上證明了預(yù)測(cè)理論用于精密E+E位移傳感器測(cè)量的有效性和可行性。提出了按時(shí)間序列生成連續(xù)空間位置信號(hào)的新全閉環(huán)控制方案。結(jié)合預(yù)測(cè)理論和時(shí)柵的測(cè)量原理，從數(shù)學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度，采用時(shí)序理論對(duì)預(yù)測(cè)回歸模型進(jìn)行辨識(shí)、建模、檢驗(yàn)和優(yōu)化，其中還包含對(duì)預(yù)測(cè)回歸模型的定階和參數(shù)估計(jì)。為了獲得*預(yù)測(cè)效果，提出了自適應(yīng)時(shí)序預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了預(yù)測(cè)模型參數(shù)的時(shí)變性。其目的是通過(guò)時(shí)柵測(cè)量得到的原始式E+E位移傳感器信號(hào)實(shí)時(shí)、有效地預(yù)測(cè)下個(gè)測(cè)量周期的E+E位移傳感器值，并將此預(yù)測(cè)增量值通過(guò)脈寬調(diào)制方式轉(zhuǎn)換成連續(xù)空間均分的預(yù)測(cè)脈沖信號(hào)，完成原本靜態(tài)測(cè)量式時(shí)柵用于全閉環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的動(dòng)態(tài)位置反饋，解決了時(shí)柵動(dòng)態(tài)位置的反饋誤差問(wèn)題和數(shù)控系統(tǒng)接口兼容性問(wèn)題。研究預(yù)測(cè)技術(shù)用于滾齒機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差檢測(cè)。將時(shí)柵用作滾齒機(jī)床傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差的檢測(cè)元件，采用預(yù)測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)了一套用于傳動(dòng)鏈高速端時(shí)柵和低速端時(shí)柵測(cè)量的軟同步技術(shù)。

預(yù)測(cè)理論的精密角E+E位移傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量研究
解決了測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)的時(shí)-時(shí)、時(shí)-空和空-空不同步問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)誤差的同步精確測(cè)量。提出了按空間序列生成連續(xù)反映空間位置信號(hào)的時(shí)間序列新方案。采用時(shí)空對(duì)偶方式研究利用時(shí)間序列理論構(gòu)建空間序列理論，建立狀態(tài)時(shí)間模型和空間序列模型，以完成對(duì)時(shí)間量的精確預(yù)測(cè)。從而提出一種基于時(shí)空轉(zhuǎn)換技術(shù)的柵式E+E位移傳感器傳感器信號(hào)細(xì)分新技術(shù)。這種細(xì)分方法突破傳統(tǒng)細(xì)分方法的思維限制，從原理上創(chuàng)新，是一種與柵式E+E位移傳感器傳感器輸出信號(hào)的正交性和等幅性無(wú)關(guān)的新技術(shù)。