CN110567362B - 应用于感应同步器的自动调幅方法、系统及介质 - Google Patents
应用于感应同步器的自动调幅方法、系统及介质 Download PDFInfo
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- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Abstract
本发明提供了一种应用于感应同步器的自动调幅方法、系统及介质，包括：数据采样及分段步骤：将感应同步器sin、cos端放大后的输出分别进行采样，获得sin端采样数据和cos端采样数据，根据励磁信号的频率和采样频率，分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段；感应同步器调幅步骤：根据分段后的每段数据，对每一段计算平方和，获得新的一个新的N×2的序列，N为预设值，根据此N×2序列，估算sin、cos端的放大倍数，并动态调整sin、cos端的放大倍数，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度。本发明实现了对感应同步器输出端的幅值的动态调整，降低了系统的设计和调试的复杂度，实现幅值调节的智能化和通用化。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制与测量领域，具体地，涉及应用于感应同步器的自动调幅方法、系统及介质。
背景技术
随着航天器的寿命的越来越长，以及航天器上活动部件的增多和精度的提高，对测角元件的精度和可靠性也越来越高，以圆光栅、编码器为代表的测角部件由于其难以保证在轨长寿命和高可靠性，在部分应用场合下，已经逐渐被感应同步器所替代。
感应同步器工作原理决定了其对两相输入端sin、cos的幅值非常敏感，一般采用前置放大电路进行调节，但是采用此种方法需要精密电阻、电容匹配，调整周期长，且动态调整性能差，对于每一个感应同步器均需要单独调节，无法通用化。
专利文献CN109387144A(申请号：201811200803.6)公开了一种提高感应同步器测角精度的系统及方法，属于感应同步器测角系统技术领域。本发明通过使用数字电位计、FPGA和有源移相电路共同组成可编程的信号相位调整单元，通过FPGA编程调整两路信号的相位差，进而提高系统的测角精度。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用于感应同步器的自动调幅方法、系统及介质。
根据本发明提供的一种应用于感应同步器的自动调幅方法，包括：
数据采样及分段步骤：将感应同步器sin、cos端放大后的输出分别进行采样，获得sin端采样数据和cos端采样数据，根据励磁信号的频率和采样频率，分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段；
感应同步器调幅步骤：根据分段后的每段数据，对每一段计算平方和，获得新的一个新的N×2的序列，N为预设值，根据此N×2序列，估算sin、cos端的放大倍数，并动态调整sin、cos端的放大倍数，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度。
优选地，所述对采样到的数据分段：
根据励磁信号的频率和采样频率，假设励磁信号的频率为f，采样频率为F，对采样到的数据分段，每段数据的长度为[F/f]，[]表示取整运算。
优选地，所述感应同步器调幅步骤：
新序列获取步骤：分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，sin端和cos端分别获得一个新的序列Ys、Yc；
中间变量计算步骤：按照下式计算两个中间变量B、C的大小：
A＝[Ys [-1]N×1]b＝-Yc
其中，A表示中间变量；
放大倍数调整步骤：根据计算得到的B和C，动态放大sin端的输出xs和cos端的输出xc的值，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度，其中，xc的放大倍数为
xs的放大倍数为
R为预设值。
优选地，所述新序列获取步骤：
sin端新序列获取步骤：对sin端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xs_km+1 xs_km+2 … xs_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Ys_k+1，形成一个新的序列Ys＝[Ys_k+1 Ys_k+1 … Ys_k+N]T；
cos端新序列获取步骤：对cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xc_km+1 xc_km+2 … xc_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Yc_k+1，形成一个新的序列Yc＝[Yc_k+1 Yc_k+1 … Yc_k+N]T。
优选地，还包括：
动态跟踪步骤：经过[F/f]个采样后，将k的值加1，返回数据采样及分段步骤继续执行，实现动态实时跟踪。
根据本发明提供得一种应用于感应同步器的自动调幅系统，包括：
数据采样及分段模块：将感应同步器sin、cos端放大后的输出分别进行采样，获得sin端采样数据和cos端采样数据，根据励磁信号的频率和采样频率，分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段；
感应同步器调幅模块：根据分段后的每段数据，对每一段计算平方和，获得新的一个新的N×2的序列，N为预设值，根据此N×2序列，估算sin、cos端的放大倍数，并动态调整sin、cos端的放大倍数，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度。
优选地，所述对采样到的数据分段：
根据励磁信号的频率和采样频率，假设励磁信号的频率为f，采样频率为F，对采样到的数据分段，每段数据的长度为[F/f]，[]表示取整运算。
优选地，所述感应同步器调幅模块：
新序列获取模块：分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，sin端和cos端分别获得一个新的序列Ys、Yc；
中间变量计算模块：按照下式计算两个中间变量B、C的大小：
A＝[Ys [-1]N×1[b＝-Yc
其中，A表示中间变量；
放大倍数调整模块：根据计算得到的B和C，动态放大sin端的输出xs和cos端的输出xc的值，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度，其中，xc的放大倍数为
xs的放大倍数为
R为预设值。
优选地，所述新序列获取模块：
sin端新序列获取模块：对sin端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xs_km+1 xs_km+2 … xs_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Ys_k+1，形成一个新的序列Ys＝[Ys_k+1 Ys_k+1 … Ys_k+N]T；
cos端新序列获取模块：对cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xc_km+1 xc_km+2 … xc_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Yc_k+1，形成一个新的序列Yc＝[Yc_k+1 Yc_k+1 … Yc_k+N]T；
所述动态跟踪模块：经过[F/f]个采样后，将k的值加1，调用数据采样及分段模块，实现动态实时跟踪。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的应用于感应同步器的自动调幅方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度。
2、本发明通过数字的方法，实现了对感应同步器输出端的幅值的动态调整，降低了系统的设计和调试的复杂度，实现了幅值调节的智能化和通用化。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的cos端采集到数据序列和合并后的序列示意图。
图2为本发明提供的sin端采集到数据序列和合并后的序列示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种应用于感应同步器的自动调幅方法，包括：
数据采样及分段步骤：将感应同步器sin、cos端放大后的输出分别进行采样，获得sin端采样数据和cos端采样数据，根据励磁信号的频率和采样频率，分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段；
感应同步器调幅步骤：根据分段后的每段数据，对每一段计算平方和，获得新的一个新的N×2的序列，N为预设值，根据此N×2序列，估算sin、cos端的放大倍数，并动态调整sin、cos端的放大倍数，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度。
具体地，所述对采样到的数据分段：
根据励磁信号的频率和采样频率，假设励磁信号的频率为f，采样频率为F，对采样到的数据分段，每段数据的长度为[F/f]，[]表示取整运算。
具体地，所述感应同步器调幅步骤：
新序列获取步骤：分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，sin端和cos端分别获得一个新的序列Ys、Yc；
中间变量计算步骤：按照下式计算两个中间变量B、C的大小：
A＝[Ys [-1]N×1]b＝-Yc
其中，A表示中间变量；
放大倍数调整步骤：根据计算得到的B和C，动态放大sin端的输出xs和cos端的输出xc的值，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度，其中，xc的放大倍数为
xs的放大倍数为
R为预设值。
具体地，所述新序列获取步骤：
sin端新序列获取步骤：对sin端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xs_km+1 xs_km+2 … xs_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Ys_k+1，形成一个新的序列Ys＝[Ys_k+1 Ys_k+1 … Ys_k+N]T；
cos端新序列获取步骤：对cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xc_km+1 xc_km+2 … xc_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Yc_k+1，形成一个新的序列Yc＝[Yc_k+1 Yc_k+1 … Yc_k+N]T。
具体地，还包括：
动态跟踪步骤：经过[F/f]个采样后，将k的值加1，返回数据采样及分段步骤继续执行，实现动态实时跟踪。
本发明提供的应用于感应同步器的自动调幅系统，可以通过本发明给的应用于感应同步器的自动调幅方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将所述应用于感应同步器的自动调幅方法，理解为所述应用于感应同步器的自动调幅系统的一个优选例。
根据本发明提供得一种应用于感应同步器的自动调幅系统，包括：
数据采样及分段模块：将感应同步器sin、cos端放大后的输出分别进行采样，获得sin端采样数据和cos端采样数据，根据励磁信号的频率和采样频率，分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段；
感应同步器调幅模块：根据分段后的每段数据，对每一段计算平方和，获得新的一个新的N×2的序列，N为预设值，根据此N×2序列，估算sin、cos端的放大倍数，并动态调整sin、cos端的放大倍数，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度。
具体地，所述对采样到的数据分段：
根据励磁信号的频率和采样频率，假设励磁信号的频率为f，采样频率为F，对采样到的数据分段，每段数据的长度为[F/f]，[]表示取整运算。
具体地，所述感应同步器调幅模块：
新序列获取模块：分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，sin端和cos端分别获得一个新的序列Ys、Yc；
中间变量计算模块：按照下式计算两个中间变量B、C的大小：
A＝[Ys [-1]N×1]b＝-Yc
其中，A表示中间变量；
放大倍数调整模块：根据计算得到的B和C，动态放大sin端的输出xs和cos端的输出xc的值，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度，其中，xc的放大倍数为
xs的放大倍数为
R为预设值。
具体地，所述新序列获取模块：
sin端新序列获取模块：对sin端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xs_km+1 xs_km+2 … xs_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Ys_k+1，形成一个新的序列Ys＝[Ys_k+1 Ys_k+1 … Ys_k+N]T；
cos端新序列获取模块：对cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xc_km+1 xc_km+2 … xc_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Yc_k+1，形成一个新的序列Yc＝[Yc_k+1 Yc_k+1 … Yc_k+N]T；
所述动态跟踪模块：经过[F/f]个采样后，将k的值加1，调用数据采样及分段模块，实现动态实时跟踪。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的应用于感应同步器的自动调幅方法的步骤。
下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明。
优选例1：
下面结合附图对本发明进一步说明。
1)如图1所示，将感应同步器cos端放大后的输出分别进行采样，根据励磁信号的频率和采样频率，假设励磁频率为f，采样频率为F，对采样到的数据分段，每段数据的长度为[F/f]([]表示取整运算，建议F为f的整数倍，图1中m＝[F/f])；
2)对cos端分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素。即假设在原始数据中的序列为xc_km+1 xc_km+2 … xc_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
3)根据cos端分段后生成的新元素，形成一个新的序列Yc＝[Yc_k+1 Yc_k+2 …Yc_k+N]T；如图2所示，对sin端采用同样的方法，生成一个新的序列Ys；
4)计算两个变量B、C的大小：
其中，A＝[Ys [-1]N×1]b＝-Yc
5)根据计算得到的B和C，动态放大xc和xs的值，其中，xc的放大倍数为
xs的放大倍数为
R为一个建议值，一般大于2，小于5；
6)在上述完成计算和放大后，经过[F/f]个采样后，将k的值加1，重复上述步骤，实现动态实时跟踪。
有sin端和cos端，两端类似，以cos端为例进行说明。采集到的信号为xc_i，其中，下标c表示为cos端的数据(若下标为s则表示为sin端的数据)，i表示为第i个元素。将采集到的cos端的数据分组，如下表前四列所示：
根据前四列，就可以得到上表中，第六列的数据Yc_1、Yc_2、…、Yc_k+1。其中，第六列中的i表示求和公式中的索引。以第一个公式
为例，等式右端表示
选取前N组数据，则构成一个序列Yc＝[Yc_1 Yc_2 … Yc_N]T；同理，可以构成一个序列Ys＝[Ys_1 Ys_2 … Ys_N]T，获得Yc和Ys之后，就可以按照4)和5)中的方法进行计算。
这样计算完成之后，即实现了一次对xc和xs的调整。此时重新选取N组数据，即Ys＝[Ys_2 Ys_3 … Ys_N+1]TYc＝[Yc_2 Yc_3 … Yc_N+1]T，再次重复上述过程，即4)和5)中的方法，对xc和xs进行调整。即对应6)中所述。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种应用于感应同步器的自动调幅方法，其特征在于，包括：
数据采样及分段步骤：将感应同步器sin、cos端放大后的输出分别进行采样，获得sin端采样数据和cos端采样数据，根据励磁信号的频率和采样频率，分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段；
感应同步器调幅步骤：根据分段后的每段数据，对每一段计算平方和，获得新的一个N×2的序列，N为预设值，根据此N×2序列，估算sin、cos端的放大倍数，并动态调整sin、cos端的放大倍数，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度。
2.根据权利要求1所述的应用于感应同步器的自动调幅方法，其特征在于，所述对sin端采样数据和cos端采样数据分段包括：
根据励磁信号的频率和采样频率，假设励磁信号的频率为f，采样频率为F，对采样到的数据分段，每段数据的长度为[F/f]，[]表示取整运算。
3.根据权利要求2所述的应用于感应同步器的自动调幅方法，其特征在于，所述感应同步器调幅步骤：
新序列获取步骤：分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，sin端和cos端分别获得一个新的序列Ys、Yc；
中间变量计算步骤：按照下式计算两个中间变量B、C的大小：
A＝[Ys [-1]N×1]b＝-Yc
其中，A表示中间变量；
放大倍数调整步骤：根据计算得到的B和C，动态放大sin端的输出xs和cos端的输出xc的值，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度，其中，xc的放大倍数为
xs的放大倍数为
R为预设值。
4.根据权利要求3所述的应用于感应同步器的自动调幅方法，其特征在于，所述新序列获取步骤：
sin端新序列获取步骤：对sin端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xs_km+1 xs_km+2 … xs_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Ys_k+1，形成一个新的序列Ys＝[Ys_k+1 Ys_k+1 … Ys_k+N]T；
cos端新序列获取步骤：对cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xc_km+1 xc_km+2 … xc_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Yc_k+1，形成一个新的序列Yc＝[Yc_k+1 Yc_k+1 … Yc_k+N]T。
5.根据权利要求4所述的应用于感应同步器的自动调幅方法，其特征在于，还包括：
动态跟踪步骤：经过[F/f]个采样后，将k的值加1，返回数据采样及分段步骤继续执行，实现动态实时跟踪。
6.一种应用于感应同步器的自动调幅系统，其特征在于，包括：
数据采样及分段模块：将感应同步器sin、cos端放大后的输出分别进行采样，获得sin端采样数据和cos端采样数据，根据励磁信号的频率和采样频率，分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段；
感应同步器调幅模块：根据分段后的每段数据，对每一段计算平方和，获得新的一个N×2的序列，N为预设值，根据此N×2序列，估算sin、cos端的放大倍数，并动态调整sin、cos端的放大倍数，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度。
7.根据权利要求6所述的应用于感应同步器的自动调幅系统，其特征在于，所述对sin端采样数据和cos端采样数据分段包括：
根据励磁信号的频率和采样频率，假设励磁信号的频率为f，采样频率为F，对采样到的数据分段，每段数据的长度为[F/f]，[]表示取整运算。
8.根据权利要求7所述的应用于感应同步器的自动调幅系统，其特征在于，所述感应同步器调幅模块：
新序列获取模块：分别对sin端采样数据和cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，sin端和cos端分别获得一个新的序列Ys、Yc；
中间变量计算模块：按照下式计算两个中间变量B、C的大小：
A＝[Ys [-1]N×1]b＝-Yc
其中，A表示中间变量；
放大倍数调整模块：根据计算得到的B和C，动态放大sin端的输出xs和cos端的输出xc的值，使两路幅值一致，提高感应同步器的采集精度，其中，xc的放大倍数为
xs的放大倍数为
R为预设值。
9.根据权利要求8所述的应用于感应同步器的自动调幅系统，其特征在于，所述新序列获取模块：
sin端新序列获取模块：对sin端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xs_km+1 xs_km+2 … xs_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Ys_k+1，形成一个新的序列Ys＝[Ys_k+1 Ys_k+1 … Ys_k+N]T；
cos端新序列获取模块：对cos端采样数据分段后的每段数据求平方和，获得一个新元素，假设在原始数据中的序列为xc_km+1 xc_km+2 … xc_(k+1)m，则获得的新元素为
初始时刻k＝0；
根据分段后生成的新元素Yc_k+1，形成一个新的序列Yc＝[Yc_k+1 Yc_k+1 … Yc_k+N]T；
所述动态跟踪模块：经过[F/f]个采样后，将k的值加1，调用数据采样及分段模块，实现动态实时跟踪。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的应用于感应同步器的自动调幅方法的步骤。
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| US6002721A (en) * | 1998-07-20 | 1999-12-14 | Stanford Telecommunications, Inc. | Carrier frequency estimator for a signal receiver |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Error analysis and compensation for inductosyn based position measuring system;Du Chuyang 等;《Conferece Record of IEEE Industry Applications》;20031016;第6-10页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110567362A (zh) | 2019-12-13 |
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