基于轴角转换器的感应同步器测角系统误差分析与补偿0

基于轴角转换器的感应同步器测角系统误差分析与补偿

基于轴角转换器的感应同步器测角系统误差分析与补偿 2011年12月09日 来源： 黑龙江省计算中心 丁华福 曲蔚哈尔滨工业大学 曾庆双　1引言 圆感应同步器具有精度高、可靠性好、安装方便等优点，常以其作为角度测量元件组成高精度角位置测量系统。多极感应同步器可与一对极旋转变压器配合使用组成绝对角位置编码的测角系统，也可以单独作为测量元件组成增量编码测角系统。感应同步器有多种工作方式，其中单相激磁鉴幅型工作方式原理上不存在动态误差。AD2S80A是美国AD公司生产的单片集成的轴角转换器，它具有精度高、可变分辨率、单片高度集成等优点。感应同步器采用连续绕组正弦波激磁运行方式与AD2S80A可构成跟踪鉴幅型测角系统，其精度主要由感应同步器的精度、AD2S80A的转换精度和测角线路决定的。AD2S80A芯片的转换精度分三档，分别是2角分、4角分和8角分。UD型转换误差是2角分，对于360对极感应同步器来说转换误差是1/3角秒。这里选JD型，转换误差是8角分，引起测角系统4/3角秒的误差。感应同步器两相分段绕组输出信号处理不对称会引起二次谐波误差。再者，感应同步器两输出线之间会产生干扰，这些干扰都也会引起测角误差。要提高测角精度，必需对这些误差进行补偿。本文主要讨论由AD2S80A构成的连续绕组激磁鉴幅型测角系统误差产生原理及误差分析和补偿问题。2跟踪鉴幅型测角系统工作原理 跟踪鉴幅型测角系统的原理框图如图1所示，该系统主要由感应同步器、激磁电源、前置放大器、AD2S80A轴角转换器及数据处理几个部分组成。图1是跟踪鉴幅型感应同步器测角系<![endif]>统原理图。 激磁电源产生2kHz正弦波信号，它是由2kHz的TTL方波经多次滤波再加功率放大产生的。 给感应同步器连续绕组加激磁 再经高速正余弦比率乘法器，uＡ，uB与测角系统的输出角φＤ对应的正余弦信号相乘，输出信号为：k′为综合放大倍数。　 Ue经过积分环节送入压控振荡器(VCO)，压控振荡器产生与输入控制信号幅值成比例的脉冲序列，该脉冲序列被送入可逆计数器进行增或减计数，计数的方向由相敏环节输出的方向确定。闭环系统稳定后，Ue的输出为零，此时可逆计数器中的数字角φＤ就等于感应同步器当前的实际转角。φＤ再经数据处理单元转换成我们需要的数据类型输出。这就是跟踪鉴幅型感应同步器动态测角系统的工作原理。图1虚线以内的部分主要是由AD2S80A及其外围电路构成的。3跟踪鉴幅测角系统的误差分析 引起测角系统误差因素除AD2S80本身的转换精度外，主要有以下几个方面：(1)两相分段绕组的输出幅值不等及不正交；(2)感应同步器在安装布线过程中，信号间屏蔽不良、接地不良引起相互干扰，主要有参考信号对两相分段绕组输出的干扰，两相分段绕组输出之间的干扰，这些干扰都会引起测角误差；(3)激磁电源的失真度。下面进行具体分析。3.1感应同步器两相输出信号幅值不等引起的误差 实际测角线路中，感应同步器本身的幅值误差及两相分段输出的前放和滤波等电路放大倍数不等，导致感应同步器两相输出幅值不相等，会引起幅值误差。为简化推导，假设B相相对于A相有幅值误差ε，而A相无幅值误差，有： 由(11)式看出，幅值误差将引起感应同步器一个节距内(360对极感应同步器一个节距是1°)两次正交变化的误差，称之为二次谐波误差。3.2感应同步器输出两相信号幅值不正交引起的误差 感应同步器本身存在两相分段绕组不完全正交，即两相绕组间存在零位误差，它导致感应同步器两相输出幅值不正交，将引起测角误差。假设A相无零位误差，B相相对于A相存在零位误差ΔθＤ，则

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