CN102829714A - 一种基于圆感应同步器实现绝对式测角的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于圆感应同步器实现绝对式测角的方法，该方法对粗、精通道的数据进行纠错和校正提供了测角精度，解决了背景技术方法中系统构成和电路复杂、测量精度以及分辨率受限等技术问题。该基于圆感应同步器实现绝对式测角的方法，采用的圆感应同步器的码盘上刻画有内、外双通道绕组，分别对应于粗通道、精通道，该方法包括以下步骤：（1）分别采集粗通道、精通道的输出电压；（2）将两个输出电压经过模数转换电路得到各自输出的角度值；（3）根据粗通道和精通道的角分值的差值对粗通道的度位进行修正；（4）经过修正后的粗通道和精通道数据耦合输出得到正确的绝对角度值。本发明结构简单、测角精度高、容错性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于圆感应同步器实现绝对式测角的方法。
背景技术
圆感应同步器是一种电磁感应式位置传感器，它具有耐恶劣环境、成本低、安装简单、寿命长、运行速度快、稳定可靠等优点，大量用于转台、雷达天线、经纬仪、火炮控制、导航制导等设备中。圆感应同步器分为定子、转子和处理电路三部分，其中定子安装在基座上，转子安装在转动轴上。对转子施加激励信号，定子上会感应出两相正、余弦信号，通过处理电路的对这两相正、余弦信号进行处理和软件解算实现绝对式测角功能。
目前，通过圆感应同步器实现绝对式测角的途径有两个：
（1）在传统的相对式圆感应同步器基础上，通过外接的光电传感器来确定零位。这种方式增加了系统的体积和复杂性，并且每次测量前都需要开机过零位，不便于使用。
（2）采用正余弦旋转变压器和圆感应同步器相结合，分别作为粗、精通道两个测角系统实现绝对式测角功能。该方法增加了测量系统的硬件和软件组成，系统结构和操作复杂，降低了可靠性。
发明内容
本发明提供了一种新的基于圆感应同步器实现绝对式测角的方法，该方法对粗、精通道的数据进行纠错和校正提供了测角精度，解决了背景技术方法中系统构成和电路复杂、测量精度以及分辨率受限等技术问题。
为实现以上发明目的，本发明提供以下基本技术方案：
该基于圆感应同步器实现绝对式测角的方法，采用的圆感应同步器的码盘上刻画有内、外双通道绕组，分别对应于粗通道、精通道，该方法包括以下步骤：
（1）分别采集粗通道、精通道的输出电压；
（2）将两个输出电压经过模数转换电路得到各自输出的角度值；
（3）根据粗通道和精通道的角分值的差值对粗通道的度位进行修正：
3.1）若粗通道的角分值大于精通道的角分值并相差30角分以上，则对粗通道的角度值进行加1°的修正；
3.2）若粗通道的角分值小于精通道的角分值并相差30角分以上，则对粗通道的角度值进行减1°的修正；
3.3）若粗通道的角分值与精通道的角分值相差小于30角分，则保持粗通道的角度值；
（4）经过修正后的粗通道和精通道数据耦合输出得到正确的绝对角度值。
基于上述基本技术方案，本发明还可以作如下优化限定：
上述圆感应同步器的粗通道极绕组为螺旋线式连续绕组。
上述圆感应同步器的精通道极对数为360极。
上述圆感应同步器采用4寸码盘。
上述粗、精通道的测角敏感元件为多级/双通道圆感应同步器。
本发明具有以下优点：
1、整体结构简单。不需要增加额外的元器件，只需要在原有增量式圆感应同步器的内圆部分增加一个螺旋线绕组用于实现粗通道测量。
2、相应的电路结构简单。本方法采用软硬件结合的方法实现，将原有的逻辑电路省略，结构简单，体积减小。
3、测角精度高，4寸码盘的综合测角精度优于10角秒。
4、容错性强，可以在不同的电磁环境下可靠工作，通过了航天环境试验考核。
附图说明
图1为本发明涉及的圆感应同步器的转子和定子绕组刻画示意图。
图2是本发明的电路原理图。
图3是本发明的软件采集与处理模块流程图。
图4是本发明的算法流程图。
图中：1是定子外绕组（分段式绕组），2是定子内绕组（分段式绕组），3是转子外绕组（连续绕组），4是转子内绕组（连续绕组）。
具体实施方式
本发明采用的方案如图2、3所示，粗码道得到度值和分值，精码道得到分值和秒值，由软件对粗码道的分值和精码道的分值进行比对和判读，将误差与修正表数据进行判断，给出正确的绝对角度值。
粗通道和精通道分别敏感转动角度，输出对应的电压值，通过模数转换电路转换成相应的二进制数值，然后按照一定的软件算法进行粗精结合，最后输出耦合后的准确十进制角度值。
分析粗精两通道之间的关系，（两通道均采用12位分辨率的AD采样芯片），由于感应同步器本身粗精通道的刻画和结构的装配以及电路中的电气误差等等，都会对感应同步器的测量带来系统误差，如果不做修正，就会出现角度偏差。但同时由于这些个误差因素都是固定误差，所以通过修正可以消除；其中主要是对粗通道进行修正（因为在同样的影响下，粗通道由于分辨率误差过大易造成角度测量上的角度偏差1度），以精通道为基准，对粗通道进行校对，找出对应的固定关系，并将对应关系列表写入程序内部，以便对其粗通道进行实时校对。
在进行粗精码耦合之前，需要完成的工作：
（1）驱动圆感应同步器转子，将粗通道的绝对角度和精通道增量式角度同时采集；
（2）用精通道的角度标定粗通道的角度，得到粗通道测角误差修正表；
（3）将该误差修正表写入FPGA由硬件实现软件查找算法，提高计算效率。
本发明的实现步骤：
对采集到的粗通道数据通过查找表，取出粗通道的修正值和精通道的真实值，其值分别为度、分和分、秒。其粗精结合原理：同时提取粗通道值和精通道值，对其分位数据进行比较判断，具体如下：
设粗通道的读数为A°B′，精通道的读数为C°D′，粗精结合的算法流程图如图4所示。
（1）软件接收到AD转换电路输出的粗通道的读数A°B′，精通道读数为C°D′，同时将最终角度置零；
（2）对B和C进行大小判断，如果B＞C，则：
令X1=B-C，若X1＞30，则令A=A+1；否则A不变。
（3）如果B≤C：则：
令X2=C-B，若X2＞30，则令A=A-1；否则A不变。
（4）粗精结合后的角度Y=A°C′D″。
本发明通过增加粗通道感应绕组，结合原有的精通道绕组，组成了双通道绕组，将粗精通道的数据经过新的算法实现绝对式测角功能。该方法在不增加硬件的基础上通过算法实现了绝对式测角功能，简化了系统组成，提高了系统可靠性。
Claims (4)
1.一种基于圆感应同步器实现绝对式测角的方法，采用的圆感应同步器的码盘上刻画有内、外双通道绕组，分别对应于粗通道、精通道，该方法包括以下步骤：
（1）分别采集粗通道、精通道的输出电压；
（2）将两个输出电压经过模数转换电路得到各自输出的角度值；
（3）根据粗通道和精通道的角分值的差值对粗通道的度位进行修正：
3.1）若粗通道的角分值大于精通道的角分值并相差30角分以上，则对粗通道的角度值进行加1°的修正；
3.2）若粗通道的角分值小于精通道的角分值并相差30角分以上，则对粗通道的角度值进行减1°的修正；
3.3）若粗通道的角分值与精通道的角分值相差小于30角分，则保持粗通道的角度值；
（4）经过修正后的粗通道和精通道数据耦合输出得到正确的绝对角度值。
2.根据权利要求1所述的基于圆感应同步器实现绝对式测角的方法，其特征在于：所述圆感应同步器的粗通道极绕组为螺旋线式连续绕组。
3.根据权利要求2所述的基于圆感应同步器实现绝对式测角的方法，其特征在于：所述圆感应同步器的精通道极对数为360极。
4.根据权利要求3所述的基于圆感应同步器实现绝对式测角的方法，其特征在于：所述圆感应同步器采用4寸码盘。
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