基于线性求角的旋变轴角解码与激磁系统研究

控制力矩陀螺(CMG)是空间站等大型航天器姿态控制的关键执行机构,旋转变压器（旋变）是CMG框架伺服系统的常用测角部件,由于大多数旋变激磁模块和轴角解码模块不满足航天应用小体积、轻重量和低功耗的要求,本文提出一种基于单片DSP的旋变轴角解码与激磁系统设计方法并进行了实验验证。轴角解码中反正切运算需要很大运算量或很多数据空间存储查表值,甚至需要外扩存储芯片,因此本文提出一种线性求角方法,其思想是把反正切运算补偿成分区间的线性运算;同时在保证测角精度的基础上降低旋变激磁的电压幅值,从而实现了整个伺服系统的高集成度与低功耗。实验结果显示：体积、重量、功耗与原激磁电源模块JD20-D15C36MK和轴角解码模块19XSZ2413相比均减少80%以上,测角精度可达0.011º,框架电机运转平稳。     

旋变二次谐波测角误差自校正

旋变幅值误差和正交误差在角速度频谱上表现为旋变转频的二次谐波,是旋变测角误差的主要来源,影响伺服系统角速度控制精度和稳定度。本文提出了一种基于特征频率参考的二次谐波误差自校正方法。首先,分析旋变测角误差产生的机理,获知其幅值误差和正交误差的互不相关性,并证明对旋变输出信号进行幅值调整和相位差调整可实现二次谐波误差校正。然后,在旋变和旋变数字信号转换器（Resolver-to-Digital Converter,RDC）之间设计基于比例放大的幅值校正器和基于交叉调节的相角校正器。最后,根据误差信号在线性控制系统中特征频率不变的特性,对伺服系统进行匀速控制,以角速度频谱中二次谐波频率的幅值为参考基准,分别调整幅值校正器和相角校正器,校正二次谐波误差。实验结果表明：本方法可将旋变二次谐波测角误差幅值降低78.5%,伺服系统速率波动量降低40.5%。本方法实现了旋变二次谐波测角误差的自校正,大幅提升了旋变的测角精度和伺服系统的转速控制稳定度。     

旋转变压器在伺服稳定系统中的应用

文章以某伺服系统为背景,对旋变的工作原理、信号变换及角度解算做了深入的探讨。提出了反正切的核心算法,给出了解算的具体步骤,并通过软件实现了轴角的解算,然后将得到的转子角位置信号和速度信号反馈到伺服控制器中,以构成闭环控制来提高控制的精度。结果表明该方法解算精度高,具有很强的通用性,系统运行稳定,完全满足伺服系统对轴角测量的技术要求。     

高精度轴角编码器的多极旋变选用及结构精度设计

基于多极旋变-RDC的高精度轴角编码器在雷达轴角测量中已得到广泛使用.在该类轴角编码器精度设计的基础上,结合实际装机需要,提出了轴角编码器的多极旋变选用原则及结构精度设计要点,为该类轴角编码器的研制提供了参考.     

新型轻武器火控系统测角仪的研究

为提高轻武器的打击精度,为火控系统设计了一种新型测角仪.首次采用光电轴角编码器作为角度传感器.系统采用三个编码器,分别对榴弹发射器的枪管高低角,智能光学瞄具的高低角和枪管的水平位置给出15位二进制实时角度值,高低方向自动测角,水平方向自动测速,测角精度＜80 s.实验结果验证了系统设计的正确性,距离1640 m的射击精度＜15 m,符合战术指标要求.     

基于闭环控制的自动转位系统设计

针对某型设备自动转位系统控制及测角精度需要,采用步进电机驱动、机械机构及光栅测角细分的方法,设计了一种基于步进电机闭环控制的自动转位系统。该系统通过步进电机驱动细分和转台机械细分达到了0.5″的转位分辨率,利用光栅测角的正切法细分达到了1″的测角。实验表明：该系统控制精度达到6″,满足了系统设计精度为5″左右的要求。     

PSD在光栏精密定位中的应用

对光栏进行精密定位通常采用轴角编码器或圆感应同步器作为测角反馈元件.可以达到很高的测角精度,但有价格高、体积大、处理电路复杂等缺点.PSD(P0sition Sensitive Detector)敏感探测器是一种新型位置传感器,具有质量轻、精度高,体积小、价格低廉、处理电路简单等优点.采用PSD和电位计作为测角反馈元件,提出了一种新的光栏精密定位的方法,首先由电位计进行粗定位,然后由PSD进行精密定位.实验结果表明,定位精度达到了2',满足指标要求.     

火控雷达天线角度信息数字化研究

介绍基于正切式算法的火控雷达天线角度信息的数字化方案。方案采用了峰值采样和查表求角,给出了其设计原理及软硬件实现方法。雷达实验证明该方案稳定、可靠,精度较高,成本较低,有利于推广应用于各种旋转变压器接口的轴角测量系统。     

车载经纬仪的测量误差修正

载车平台变形会直接导致经纬仪方位旋转轴线产生倾斜,从而影响经纬仪的测角精度。为补偿测角精度,实现活动站测量,通过球面几何推导了平台变形对光电经纬仪测角误差影响的修正公式,利用光电轴角编码器精度高、采样频率高的特性,测量出经纬仪坐标系倾斜,经过坐标变换推导出经纬仪倾斜角和倾斜方向,该测量装置通过时统终端与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。实验结果表明,该方法能够实时有效地补偿因平台变形而带来的测角误差,使经纬仪不落地测角精度控制在20″内,为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

多圈光电轴角编码器在直线位移测量中的应用

多圈光电轴角编码器是一种适用于大量程轴角位移精密测量的光电数字测角仪,其测量范围可超过整周(360°)的几百倍,甚至上千倍.利用多圈光电轴角编码器具有分辨力高、精度高、体积小、量程大以及数字量输出等优点,设计了由高精度齿轮同步带传动机构与16位多圈编码器组合而成的直线位移测量系统,并对系统的测长精度进行了检定.实验结果表明,修正后的系统测长误差低于0.065 mm,可满足中低精度的工业测量要求.     

基于数字旋转变压器的航空地平仪试验器

旋转变压器式航空地平仪试验器一般采用模拟旋转变压器提供测试信号,给定误差较大.较为先进的航空地平仪试验器通过数字旋转变压器提供测试信号,但试验器价格较高.提出了一种基于数字式正余弦旋转变压器航空地平仪试验器的详细设计方法.由于所采用的数字式正余弦旋转变压器为自行研制,价格低廉,精度与现有产品相当,显著提高了试验器的性价比.实际应用证明该试验器工作稳定,测量准确,较好地解决了上述航空地平仪试验器所存在的问题.     

基于CPLD和单片机的旋转变压器鉴相电路的设计

介绍一种基于CPLD和单片机的旋转变压器新型鉴相式角位移测量方法和鉴相电路的设计。与传统的测量方法相比，该方法利用软件来计算角位移。文章对鉴相原理和程序设计做了详细说明。     

数字式旋转变压器轴角传感器

提出了一种由单片机直接对旋转变压器进行激磁，并测量输出感应电势来获得轴角的方法。根据该方法设计的数字式旋转变压器轴角传感器电路简单，工作可靠；测量结果以RS-232串口输出，便于使用；采用插值算法，可提高旋转变压器的测量精度。     

Resolver angle estimation using parameter and state estimation

In this paper, a new type of a resolver angle estimator that utilizes a combined parameter and state estimation scheme is proposed. A state-space model of a resolver is first developed with unknown parameters. Least square estimation is employed to obtain some unknown model parameters by using the measurements up to the current time. Based on the state-space model with estimated parameters, a constrained state estimator with finite memory is constructed to estimate the resolver angle. It is shown through simulation that the proposed scheme is very effective in suppressing noise and overcoming amplitude and phase imbalances compared with common angle tracking observers.     

双通道多级旋转变压器的标定和基于BP神经网络的误差补偿方法

通过高精度的编码器实现对旋转变压器的标定,为了提高旋转变压器的精度,提出了一种基于BP神经网络的误差补偿方法,用该网络对误差曲线进行训练,再将训练结果写入DSP程序中进行实时补偿。实验结果表明,通过该方法对误差进行补偿,可以将误差从±9′补偿到±0．3′,重复性好。     

寻北仪轴角数字转换技术研究

本文对高精度、可变分辨率旋转变压器数字转换器（RDC）单片集成电路AD2S80A的结构和外围器件的选择进行了较详细的介绍.并把它和无接触式旋转变压器构成的高精度、高可靠性位置检测单元应用于寻北仪的轴角精确数字转换.从硬、软件两个方面讨论了它的设计和实现方法.     

基于AU6802N1的旋转变压器信号接口电路的设计和应用

由于旋转变压器适应复杂恶劣工况条件的能力强,本文在越野电动车交流传动系统中采用了旋转变压器来实现异步电机转子位置信号的精确测量并且设计了基于RDC芯片AU6802N1的旋变位置信号的接口电路。试验结果表明,该电路简单可靠,所测得的位置信号完全满足高性能交流传动控制系统的要求。     

位标器框架平台用单磁极磁电编码器设计

角位移传感器对于伺服控制闭环是一个重要的反馈元件,在军工和航天领域,旋转变压器和光电编码器本身的缺陷限制了其应用.为了弥补传统角位移传感器的不足,选择磁电编码器作为位标器框架平台的角位置反馈器件.依据校准查表信号细分算法研制出了一种单磁极磁电编码器,并设计了温漂补偿算法,以扩大工作温度适用范围,并为之设计制作了配套使用的校准和检测系统.经过实验验证,所研制的磁电编码器满足了位标器的应用要求.     

High temperature fast response pressure probe for use in liquid metal droplet dispensers

A miniature fast response high temperature pressure probe, with demonstrated use in liquid metals up to 255 °C (528 K), has been developed. Innovative packaging technologies have been applied to integrate a conventional piezoresistive silicon pressure sensor into the probe, without the need of an auxiliary water-cooling system. In situ static calibrations are used to verify the linearity of the pressure signal and the stability of the pressure sensitivity (0.5% standard deviation over 70 min at 255 °C). Dynamic calibration, completed in an air shock tube facility, yields the probe's natural frequency. This frequency, when corrected for probe operation in liquid tin, is found to be 100 kHz. The reliability and accuracy of the probe is assessed by mounting it in a tin droplet dispenser for use in an extreme ultraviolet light source. Droplet dispensers typically include an excitation mechanism, which can be based on the generation of acoustic pressure waves to impose a desired droplet frequency. The probe accuracy is verified by the comparison of pressure measurements with laser Doppler vibrometry measurements of the pressure generating structure. A reference pressure measurement, conducted at representative conditions, shows a complex frequency response, with peaks distributed over three orders of magnitude and maximum amplitude of 440 mbar. Time variance of the excitation mechanism due to thermal transients is studied by monitoring the pressure response during operation. Finally, the linearity of the excitation system, with respect to the excitation amplitude, is verified by response measurements. In conclusion, the developed probe is capable of characterizing the excitation mechanism of a liquid metal droplet dispenser. Additionally, real-time monitoring of the performance of the excitation system during long-term operation is possible.