高精度角位置测量系统转换误差分析
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- 发布时间:2012-04-17
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高精度角位置测量系统转换误差分析高精度角位置测量系统转换误差分析
Convers ion Error Analys is of High Accuracy Shaft- angle Measuring Sys tem
(1.郑州大学;2.中国铁通三门峡分公司)彭俊峰 1
宋家友 1
姬建伟 1
李文佳
PENG JUNFENG SONG JIAYOU JIJIANWEI LI WENJIA
摘要:详细分析了角位置测量系统转换误差的来源及形式,并针对性地给出了消除或抑制误差的方法。
关键词:轴角- 数字转换;误差分析;跟踪
中图分类号:TM383 文献标识码:A
Abstr act:The sources and forms of conversion error of high accuracy shaft - angle measuring system are analyzed.And the methods o
avoiding or restraining error are introduced at one time.
Key words:r esolver - to- digital conver sion,er ror analysis,tr acing
1 引言
基于电磁感应原理的自整角机/旋转变压器是-种精密的
轴位模拟传感器, 由于相对于感应同步器、 光电轴角编码器等测
角元件具有成本低、 抗干扰能力强、 安装调试方便等优点, 因此,
由自整角机/旋转变压器和跟踪型轴角-数字转换拈组成的测
角系统广泛地运用在火炮控制、数控机床和雷达天线跟踪等角
位置控制系统中。理想情况下, 自整角机/旋转变压器输出的是
随转子位置按正余弦规律变化的信号, 轴角-数字转换拈按照
-定的速度跟踪此角度的变化并将其转换为数字量。 但是, 由于
机械加工工艺以及设计不合理等原因, 自整角机/旋转变压器的
输出信号和轴角信号的转换中会出现各种各样的误差信号, 从
而影响到整个测角系统的性能〖虑到自整角机/旋转变压器的
种类有多种, 下面仅对测角系统中的转换误差进行分析。
2 跟踪型轴角- 数字转换原理
跟踪型轴角- 数字转换的原理是用-个电子二阶伺服控制
回路将输出数字量与输入模拟量(正余弦信号)进行比较以实
现模拟轴角量的数字化。其内部主要有数字正余弦乘法器、 差
外, 自整角机输出的是三相模拟量, 需要先变换成两相旋转变压
器信号。图 1 中前端输入信号 S1、 S2、 S3 是来自自整角机的输
出, S1、 S2、 S3、 S4(如图中虚线所示)则是来自旋转变压器的输出
理想情况下, SCOTT变压器的输出信号可表示为:
式中: K为定子绕组和转子绕组的电磁耦合系数; Um 为定
子绕组和转子绕组轴线-致时感应电动势的最大值; 是转子
激励电源角频率; 是转子的机械角位置。
这两路输出首先在正弦和余弦乘法器中与 sin 和 cos
分别相乘(其中 为转换器的当前输出), 然后在加法器中求得
这两个信号的差值经差分放大后, 得到交流误差信号 VC:
交流误差信号经过相敏解调电路用同频同相位的参考信
号解调、 滤波后得到直流误差信号 Vd:
式中 K , 为考虑求和运算、 差分放大、 带通滤波以及相敏
解调等环节的等效增益。此误差信号经过压控振荡器以及可逆
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