專利名稱：一種基于圓感應(yīng)同步器實(shí)現(xiàn)絕對式測角的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于圓感應(yīng)同步器實(shí)現(xiàn)絕對式測角的方法。
背景技術(shù)：
圓感應(yīng)同步器是一種電磁感應(yīng)式位置傳感器，它具有耐惡劣環(huán)境、成本低、安裝簡單、壽命長、運(yùn)行速度快、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，大量用于轉(zhuǎn)臺、雷達(dá)天線、經(jīng)緯儀、火炮控制、導(dǎo)航制導(dǎo)等設(shè)備中。圓感應(yīng)同步器分為定子、轉(zhuǎn)子和處理電路三部分，其中定子安裝在基座上，轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)動軸上。對轉(zhuǎn)子施加激勵(lì)信號，定子上會感應(yīng)出兩相正、余弦信號，通過處理電路的對這兩相正、余弦信號進(jìn)行處理和軟件解算實(shí)現(xiàn)絕對式測角功能。
目前，通過圓感應(yīng)同步器實(shí)現(xiàn)絕對式測角的途徑有兩個(gè)(I)在傳統(tǒng)的相對式圓感應(yīng)同步器基礎(chǔ)上，通過外接的光電傳感器來確定零位。這種方式增加了系統(tǒng)的體積和復(fù)雜性，并且每次測量前都需要開機(jī)過零位，不便于使用。(2)采用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器和圓感應(yīng)同步器相結(jié)合，分別作為粗、精通道兩個(gè)測角系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)絕對式測角功能。該方法增加了測量系統(tǒng)的硬件和軟件組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作復(fù)雜，降低了可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新的基于圓感應(yīng)同步器實(shí)現(xiàn)絕對式測角的方法，該方法對粗、精通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)和校正提供了測角精度，解決了背景技術(shù)方法中系統(tǒng)構(gòu)成和電路復(fù)雜、測量精度以及分辨率受限等技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下基本技術(shù)方案該基于圓感應(yīng)同步器實(shí)現(xiàn)絕對式測角的方法，采用的圓感應(yīng)同步器的碼盤上刻畫有內(nèi)、外雙通道繞組，分別對應(yīng)于粗通道、精通道，該方法包括以下步驟(I)分別采集粗通道、精通道的輸出電壓；(2)將兩個(gè)輸出電壓經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路得到各自輸出的角度值；(3)根據(jù)粗通道和精通道的角分值的差值對粗通道的度位進(jìn)行修正3. I)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，則對粗通道的角度值進(jìn)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，則對粗通道的角度值進(jìn)行減1°的修正；3. 3)若粗通道的角分值與精通道的角分值相差小于30角分，則保持粗通道的角
度值；(4)經(jīng)過修正后的粗通道和精通道數(shù)據(jù)耦合輸出得到正確的絕對角度值?；谏鲜龌炯夹g(shù)方案，本發(fā)明還可以作如下優(yōu)化限定上述圓感應(yīng)同步器的粗通道極繞組為螺旋線式連續(xù)繞組。上述圓感應(yīng)同步器的精通道極對數(shù)為360極。
上述圓感應(yīng)同步器采用4寸碼盤。上述粗、精通道的測角敏感元件為多級/雙通道圓感應(yīng)同步器。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、整體結(jié)構(gòu)簡單。不需要增加額外的元器件，只需要在原有增量式圓感應(yīng)同步器的內(nèi)圓部分增加一個(gè)螺旋線繞組用于實(shí)現(xiàn)粗通道測量。2、相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)簡單。本方法采用軟硬件結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)，將原有的邏輯電路省略，結(jié)構(gòu)簡單，體積減小。3、測角精度高，4寸碼盤的綜合測角精度優(yōu)于10角秒。4、容錯(cuò)性強(qiáng)，可以在不同的電磁環(huán)境下可靠工作，通過了航天環(huán)境試驗(yàn)考核。


圖I為本發(fā)明涉及的圓感應(yīng)同步器的轉(zhuǎn)子和定子繞組刻畫示意圖。圖2是本發(fā)明的電路原理圖。圖3是本發(fā)明的軟件采集與處理模塊流程圖。圖4是本發(fā)明的算法流程圖。圖中1是定子外繞組(分段式繞組)，2是定子內(nèi)繞組(分段式繞組)，3是轉(zhuǎn)子外繞組(連續(xù)繞組)，4是轉(zhuǎn)子內(nèi)繞組(連續(xù)繞組)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用的方案如圖2、3所示，粗碼道得到度值和分值，精碼道得到分值和秒值，由軟件對粗碼道的分值和精碼道的分值進(jìn)行比對和判讀，將誤差與修正表數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，給出正確的絕對角度值。粗通道和精通道分別敏感轉(zhuǎn)動角度，輸出對應(yīng)的電壓值，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)值，然后按照一定的軟件算法進(jìn)行粗精結(jié)合，最后輸出耦合后的準(zhǔn)確十進(jìn)制角度值。分析粗精兩通道之間的關(guān)系，(兩通道均采用12位分辨率的AD采樣芯片)，由于感應(yīng)同步器本身粗精通道的刻畫和結(jié)構(gòu)的裝配以及電路中的電氣誤差等等，都會對感應(yīng)同步器的測量帶來系統(tǒng)誤差，如果不做修正，就會出現(xiàn)角度偏差。但同時(shí)由于這些個(gè)誤差因素都是固定誤差，所以通過修正可以消除；其中主要是對粗通道進(jìn)行修正(因?yàn)樵谕瑯拥挠绊懴拢滞ǖ烙捎诜直媛收`差過大易造成角度測量上的角度偏差I(lǐng)度)，以精通道為基準(zhǔn)，對粗通道進(jìn)行校對，找出對應(yīng)的固定關(guān)系，并將對應(yīng)關(guān)系列表寫入程序內(nèi)部，以便對其粗通道進(jìn)行實(shí)時(shí)校對。在進(jìn)行粗精碼耦合之前，需要完成的工作(I)驅(qū)動圓感應(yīng)同步器轉(zhuǎn)子，將粗通道的絕對角度和精通道增量式角度同時(shí)采集;(2)用精通道的角度標(biāo)定粗通道的角度，得到粗通道測角誤差修正表；(3)將該誤差修正表寫入FPGA由硬件實(shí)現(xiàn)軟件查找算法，提高計(jì)算效率。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟對采集到的粗通道數(shù)據(jù)通過查找表，取出粗通道的修正值和精通道的真實(shí)值，其值分別為度、分和分、秒。其粗精結(jié)合原理同時(shí)提取粗通道值和精通道值，對其分位數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判斷，具體如下設(shè)粗通道的讀數(shù)為A° B'，精通道的讀數(shù)為C。D'，粗精結(jié)合的算法流程圖如圖4所示。(I)軟件接收到AD轉(zhuǎn)換電路輸出的粗通道的讀數(shù)A° B'，精通道讀數(shù)為C。D'，同時(shí)將最終角度置零；(2)對B和C進(jìn)行大小判斷，如果B > C，則令Xl=B-C,若 Xl > 30，則令 A=A+1 ;否則 A 不變。(3)如果 B SC:則 令X2=C_B，若 X2 > 30，則令 A=A-I ;否則 A 不變。(4)粗精結(jié)合后的角度Y=A° C' D"。本發(fā)明通過增加粗通道感應(yīng)繞組，結(jié)合原有的精通道繞組，組成了雙通道繞組，將粗精通道的數(shù)據(jù)經(jīng)過新的算法實(shí)現(xiàn)絕對式測角功能。該方法在不增加硬件的基礎(chǔ)上通過算法實(shí)現(xiàn)了絕對式測角功能，簡化了系統(tǒng)組成，提高了系統(tǒng)可靠性。
權(quán)利要求
1.一種基于圓感應(yīng)同步器實(shí)現(xiàn)絕對式測角的方法，采用的圓感應(yīng)同步器的碼盤上刻畫有內(nèi)、外雙通道繞組，分別對應(yīng)于粗通道、精通道，該方法包括以下步驟 (1)分別采集粗通道、精通道的輸出電壓； (2)將兩個(gè)輸出電壓經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路得到各自輸出的角度值； (3)根據(jù)粗通道和精通道的角分值的差值對粗通道的度位進(jìn)行修正 3. I)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，則對粗通道的角度值進(jìn)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，則對粗通道的角度值進(jìn)行減1°的修正； 3. 3)若粗通道的角分值與精通道的角分值相差小于30角分，則保持粗通道的角度值； (4)經(jīng)過修正后的粗通道和精通道數(shù)據(jù)耦合輸出得到正確的絕對角度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于圓感應(yīng)同步器實(shí)現(xiàn)絕對式測角的方法，其特征在于所述圓感應(yīng)同步器的粗通道極繞組為螺旋線式連續(xù)繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圓感應(yīng)同步器實(shí)現(xiàn)絕對式測角的方法，其特征在于所述圓感應(yīng)同步器的精通道極對數(shù)為360極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圓感應(yīng)同步器實(shí)現(xiàn)絕對式測角的方法，其特征在于所述圓感應(yīng)同步器采用4寸碼盤。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于圓感應(yīng)同步器實(shí)現(xiàn)絕對式測角的方法，該方法對粗、精通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)和校正提供了測角精度，解決了背景技術(shù)方法中系統(tǒng)構(gòu)成和電路復(fù)雜、測量精度以及分辨率受限等技術(shù)問題。該基于圓感應(yīng)同步器實(shí)現(xiàn)絕對式測角的方法，采用的圓感應(yīng)同步器的碼盤上刻畫有內(nèi)、外雙通道繞組，分別對應(yīng)于粗通道、精通道，該方法包括以下步驟(1)分別采集粗通道、精通道的輸出電壓；(2)將兩個(gè)輸出電壓經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路得到各自輸出的角度值；(3)根據(jù)粗通道和精通道的角分值的差值對粗通道的度位進(jìn)行修正；(4)經(jīng)過修正后的粗通道和精通道數(shù)據(jù)耦合輸出得到正確的絕對角度值。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、測角精度高、容錯(cuò)性強(qiáng)。
文檔編號G01B7/30GK102829714SQ20121029780
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者許斌鵬, 李文華, 李治國, 王振宇 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所