小范围回转轴系感应同步器测角系统的误差分离技术

利用 391齿盘、平面反射镜及自准直仪测量了某一小范围(50°)回转轴系的圆感应同步器测角系统的角位置误差,利用测角系统的误差特性,建立了回归误差模型,并通过最小二乘法得出了圆感应同步器一个节距内的一次谐波和二次谐波误差,根据误差的幅值和相位,采用硬件补偿技术,使圆感应同步器测角系统的误差大大降低。     

神经网络在感应同步器零位误差补偿中的应用

根据实际测量得到测角系统在0°~360°之间全部零位误差数据,分析测角系统产生奇、偶点跳跃零位误差的原因来自于感应同步器测角系统引入的非有效电势。以实测误差数据为样本,运用神经网络建立测角系统的角度测量误差模型,提出一种对奇、偶点跳跃的零位误差进行分段辨识方法,并设计完成一种组合神经网络误差模型。仿真研究结果表明用分段辨识方法建立的误差模型计算误差预测值准确,模型泛化能力强。该文设计的误差模型用于零位误差数据的补偿,可将测角系统的零位误差从±102减小至±1.02。     

感应同步器信号放大研究

感应同步器信号放大电路是实现高分辨率轴角-数字转换的核心硬件。研究信号放大对测角系统测量误差的影响,提出放大信号间的相移导致测量误差,误差具有二次谐波特征。分析运放噪声对测角系统数字信号稳定性的影响,提出信号放大电路设计方案。设计并实现了感应同步器信号放大电路,解决了跟踪鉴幅型测角系统的16bit数字信号不能稳定显示的问题。     

跟踪鉴幅型感应同步器测角系统误差分析

介绍了跟踪鉴幅型感应同步器测角系统的工作原理,分析了感应同步器测角系统综合误差成分,探讨了测角系统中信号放大器、轴角转换电路产生的误差。通过实验,实际测试了各环节误差,验证了理论分析的结论。     

感应同步器测角误差的自动化检测与补偿

针对感应同步器测角系统,提出了一种自动检测测角误差、辨识误差模型系数和补偿误差的方法.该方法由计算机自动采集自准直仪的数据,解决了以往人工记录引起的测量误差,提高了检测数据的准确性.采用最小二乘辨识方法,得到感应同步器测角误差模型的系数.根据误差模型及系数,采用软件进行误差补偿,有效地提高了测角系统的精确度.实验结果表明,该方法自动化程度高、检测数据残差小、误差补偿充分,显著地提高了测角的精确度.     

由测角误差引起的速率波动的补偿

由于感应同步器测角系统的误差的存在，相当于在系统的输入端加入了一个干扰，从而在电机控制系统中引起电机速率的波动，该文在感应同步器测角误差的分离技术的基础上提出了利用神经网络并行补偿器来补偿来测角误差引起的速率波动的方法，实际应用的结果证明了利用此补偿器，系统的速率平衡性被大大的提高了。     

小尺寸双排绕组感应同步器输出电动势的谐波抑制

感应同步器作为一种电磁式位置传感器,具有精度高、安装简单等优点,广泛应用于各类高性能伺服系统。传统的感应同步器采用定子分段式结构,绕组制作工艺的严苛要求制约了感应同步器向小型化高精度的发展。该文提出一种新型的定子双排绕组结构感应同步器,可以有效地抑制加工不善带来的导体偏差。对双排绕组感应同步器的测角原理进行分析,计算了其输出的偏差电动势,并通过建立有效导体的电流密度模型来提出抑制3、5次谐波的优化策略,进一步提高感应同步器的测角精度,最终根据比电动势一致原理提出双排绕组感应同步器的设计方法并建立3D仿真模型,采用有限元分析与快速傅里叶分解的方法验证了策略的正确性与可行性,并制作样机进行实验。     

多极感应同步器的基本理论

感应同步器是一种新型自动化元件,可以测角,也可以测距,圆盘式的用来测角,条状的用来测距。结构简单、工作可靠、抗干扰能力比较强、测量精度比较高,测角精度可达零点几角秒,测距精度可达微米数量级。本文主要讨论圆型感应同步器,基本原理对条状也是适用的。本文主要研究感应同步器的基本理论问题,从磁场耦合的观点出发推导非磁性介质及场性介质作为基板的感应同步器的传递关系,分析端面感应及电容耦合的影响,和片低角距及宽度误差的影响,讨论安装误差的规律及其调整措施的理论根据。     

基于复域超多维标度的混合TOA/AOA定位算法

针对全球卫星导航系统信号完全拒止环境下的定位问题，使用超宽带(UWB)技术获取测量信息，基于多维标度变换算法(MDS)提出一种复域下的混合测距信息(TOA)和测角信息(AOA)的超多维标度定位算法(TA-SMDS)，并进一步构建了复域内的核矩阵，提出复域下的超多维标度定位算法(TA-CDSMDS)。对比3种算法的定位结果，以及10°、15°、20°测角误差和不同测距误差下的定位误差，得TA-CDSMDS算法相较于TA-SMDS和MDS，有更小的定位误差，更贴近克拉美罗下界；分析不同节点下3种的计算时间，TA-CDSMDS算法在优化TA-SMDS的基础上减少28%~48%的时间，具有更好的定位性能。     

感应同步器在控制力矩陀螺框架伺服系统中的应用

针对控制力矩陀螺框架伺服系统,设计并实现了基于TMS320LF2407的感应同步器测角系统,感应同步器应用连续绕组激磁分段绕组输出鉴幅工作方式,分析测角系统的误差以及对控制精度的影响。实验表明这种基于DSP的高精度测角系统便于实现测角与控制的一体化,可以确保控制力矩陀螺框架系统的动态性能与稳态精度。     

感应同步器的部分元等效电路模型

输出电势的数学模型是分析感应同步器误差及进行绕组优化设计的理论基础。传统的数学模型未考虑激磁绕组邻近效应引起的电流分布不均对输出电势的影响,从而会在高频下带来较大的谐波电势计算误差。建立了基于部分元等效电路方法的输出电势数学模型,研究激磁绕组的电流分布特性,计算了激磁绕组在不同工作频率、不同结构参数下感应绕组的输出电势,分析其位置函数的谐波成分,并提出消除谐波电势的途径。最后通过实验验证了模型的准确性。     

基于间谐波泄漏的谐波间谐波检测新方法

在同步采样条件下,间谐波对谐波以及间谐波之间的频谱泄漏是产生检测误差的主要原因。为此,文中提出一种谐波间谐波检测新方法来消除间谐波对谐波的频谱干扰,该方法根据间谐波旁瓣泄漏特点,对谐波邻近的间谐波泄漏谱线进行指数拟合求取间谐波在谐波频点处的泄漏值,进而得到较精确拟谐波信号,然后进行时域采样分离拟谐波信号得到拟间谐波信号。通过对频率相近的间谐波采用补零法进行频段划分,各频段进行加窗插值后得到较精确间谐波参数。最后,算例仿真误差结果验证了该方法的有效性。     

摩擦条件下面向控制的伺服系统辨识相关分析

面向控制的系统辨识,是以控制器设计为目的而建立系统数学模型的过程。模型的准确性直接影响到控制器的分析与设计。相关分析方法由于其对噪声的强抑制能力和可以直接辨识出系统的时域离散差分模型,至今仍有着广泛的应用。而现实情况中,系统都是本质非线性的,线性化的假设通常会显著地降低系统模型的准确性。本文分析了摩擦对伺服系统的影响,对已有的相关分析法激励信号进行补偿,分析和推导得出补偿后的激励信号参数,给出具体地操作步骤。实验结果证明,此方法可以较好地改善不能忽略摩擦的条件下,面向控制的伺服系统辨识准确性。     

基于鲁棒锁相环的谐波环境下电能计量方法

为解决电网谐波污染造成电能计量表计误差问题.提出了一种基于鲁棒锁相环的谐波环境下电能计量方法.分析了该锁相环的系统结构,并证明系统输出能收敛于外输入信号的基波瞬时幅值和瞬时相位,且它对于输入信号基本频率的小变化是鲁棒的.利用该锁相环能实时跟踪输入的基波分量和总的谐波分量,并能准确获得基波的频率/周期.在此基础上,结合积分平均功率法,可得到基波有功功率、总谐波有功功率,还能得到基波无功、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率等指标.仿真结果证明该方法在谐波环境下电能计量具有较高的精度,总有功功率误差小于0.2%.     

A New Power System Digital Harmonic Analyzer

In this paper, new digital instruments measuring power-quality indicators and harmonic analyzers are developed. A new technique for simultaneous local system frequency and amplitudes of the fundamental and higher harmonics estimation from either a voltage or current signal is presented. The structure consists of three decoupled modules: the first one for an adaptive filter of input signal, the second one for frequency estimation, and the third one for harmonic amplitude estimation. A very suitable algorithm for frequency and harmonic amplitude estimation is obtained. This technique provides accurate frequency estimates with error in the range of 0.002 Hz and amplitude estimates with error in the range of 0.03% for SNR = 60 dB in about 25 ms. The theoretical basis and practical implementation of the technique are described. To demonstrate the performance of the developed algorithm, computer simulated data records are processed. Data of the distribution power system voltage signals are also collected in the laboratory environment and are processed in a newly developed digital PC-based harmonic analyzer. It has been found that the proposed method really meets the need of offline applications. Even more, by using the parallel computation algorithms, this method should meet the need of online applications and should be more practical     

联合三相锁相环和优化三点法的供电频率高精度测量算法

针对客运专线电能质量检测装置中频率测量算法精度低、计算量大和精度易受谐波成分影响等不足,提出一种以三相锁相环和三点法为核心的高精度频率算法。该方法利用三相锁相环提取频率信号,可有效克服频漂,减少所提取频率信号与理论基波信号间的偏差。详细推导了三点法求频率所带来误差的理论原因,进而得到误差抑制程度最佳时的采样点间隔,最终通过最小二乘法拟合得到频率值,进一步抑制了算法检测的误差。经多次实验证明,联合三相锁相环和优化三点法求取频率的方法,其精度和效率均优于传统频率检测算法。     

谐波条件下基于计量误差量化分析的电能计量方案

对谐波背景下电子式电能表全波计量和基波计量方式之间的计量误差进行了量化分析,并以此为基础提出了具有实用性和合理性的电能计量方案。首先,从合理性和适用性出发,分析了谐波背景下不同计量方式存在的问题;其次,根据三相非正弦不平衡系统谐波功率的计算方法,得出了定量化计算不同计量方式下计量误差的理论表达式,结果表明该误差可表示为电压和电流总谐波畸变率以及功率因数的函数;以此为基础提出了新的电能计量方案。通过仿真计算验证了计量误差定量化计算方法和分析结论的正确性和有效性。