基于DSP的旋转变压器角度解码方法

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基于互相关算法的旋转变压器角度解算方法

基于互相关算法的旋转变压器角度解算方法
崔明涛;何玉珠;刘永华
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2012(35)1
【摘要】提出基于快速互相关算法的旋转变压器角度解算方法。

采集略多于一周期的旋转变压器激励信号、定子正弦信号和定子余弦信号。

利用四参数最小二乘法计算激励信号频率的精确值,用此频率构造一个任意幅值的正弦信号,将其与激励信号,定子正弦信号、定子余弦信号分别进行互相关运算滤除噪声。

通过搜索除噪激励信号、定子正弦信号、定子余弦信号的最大值点和索引值得到信号的幅值和相位,再查表并计算出360°范围内的角度值。

算法应用的通用性强。

仿真和工程应用表明该方法有很高应用价值。

【总页数】3页(P62-64)
【关键词】旋转变压器角度解算;互相关方法;自动测试
【作者】崔明涛;何玉珠;刘永华
【作者单位】北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院;中国人民解放军第5718工厂
【正文语种】中文
【中图分类】TM383.2
【相关文献】
1.自整角机/旋转变压器轴角模数解算方法 [J], 周岗;陈永冰;李文魁;孙睿智
2.基于 TMS320 F2808的旋转变压器数字解算方法 [J], 李长兵;吴玉新;杨怀彬
3.一种高可靠性低成本旋转变压器解算方法 [J], 魏世克;卢刚;李声晋;周奇勋;周勇;张玉峰
4.提高旋转变压器解算精度的方法研究 [J], 沈孟龙
5.基于DSP的旋转变压器解算系统设计 [J], 徐洋洋;高文政;徐大林
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一种基于ADS的旋转变压器位置解码及监控方法

03
监控系统设计
监控系统架构
添加标题
监控系统组成：包括硬件和软件两部分
添加标题
硬件部分：包括旋转变压器、ADS模块、数据采集卡等
添加标题
软件部分：包括数据采集、数据处理、数据存储、数据展示等模块
添加标题
数据采集：通过 ADS模块采集旋转变压器的输出信号
添加标题
数据处理：对采集到的数据进行滤波、去噪等处理
单击此处添加副标题
基于ADS的旋转变压器位
置解码及监控方法
汇报人：
目录
01 02 03 04 05 06
添加目录项标题旋转变压器位置解码原理
监控系统设计实验验证与结果分析
系统优势与局限性结论与展望
01
添加目录项标题
02
旋转变压器位置解码原理
旋转变压器工作原理
旋转变压器是一种将旋转运动转换为电信号的传感器
解码算法实现步骤：首先，采集旋转变压器的输出信号；然后，通过ADS软件对采集到的信号进行解码；最后，输出解码后的位置信息
解码算法实现效果：能够准确、实时地解码旋转变压器的位置信息，为监控系统提供准确的位置信息。
解码精度与可靠性
解码原理：基于ADS的旋转变压器位置解码精度影响因素：传感器精度、信号处理算法、环境因素等提高精度方法：优化传感器设计、改进信号处理算法、降低环境干扰等可靠性评估：通过实验测试、仿真分析等方法评估解码系统的可靠性
研究成果的应用前景：在工业自动化、航空航天等领域具有广泛的应用前景
展望：未来将进一步优化解码算法，提高监控系统的智能化水平，以满足更高精度、更高稳定性的要求。
对未来研究的建议
深入研究ADS技术在旋转变压器位置解码中的应用，提高解码精度和稳定性探索ADS技术在旋转变压器监控系统中的应用，提高监控系统的实时性和准确性研究ADS技术在旋转变压器故障诊断中的应用，提高故障诊断的准确性和及时性研究ADS技术在旋转变压器控制中的应用，提高控制性能和稳定性

旋转变压器解码原理

旋转变压器解码原理
一、什么是旋转变压器解码？
旋转变压器解码是一种用来解码带有旋转变压器的数字信号的
技术。

该技术适用于串行通信领域，可以用来去噪，提高通信系统的信噪比。

二、旋转变压器解码原理
旋转变压器解码原理是利用旋转变压器实现信号的解码。

旋转变压器由一组旋转角度和相应的形状的齿轮组成，它能够实现对位移量、角度和矢量大小的检测和转换。

通常，旋转变压器解码的最终结果是检测到的位移量、角度和矢量大小。

旋转变压器解码的过程包括三个主要步骤：一是检测输入信号；二是检测旋转角度；三是提取解码后的输出信号。

首先，输入的信号被变压器的一组齿轮检测，并转换成位移量和角度；接着，根据旋转角度检测出来的位移量和角度，将其转换成输出信号。

最后，解码后的输出信号可以用于下游的信号分析、处理等操作。

三、旋转变压器解码的应用
在实际应用中，旋转变压器解码可以用于汽车电子系统中的信号解码，比如电子油门、汽车马达的瞬时转速检测、传感器接口等。

此外，旋转变压器解码可以应用于虚拟现实技术中，实现“追踪目标的移动”，实现虚拟现实中物体的实时追踪。

四、旋转变压器解码的优点
1、旋转变压器解码具有可靠性高、工作稳定可靠的特点，可以
提高通信系统的信噪比；
2、旋转变压器解码的解码精度很高，解码后的输出信号可以用于下游的信号分析、处理等操作；
3、旋转变压器解码的应用广泛，可用于许多工业领域，如机器人控制、汽车电子系统、虚拟现实技术等；
4、旋转变压器解码可以提供非常精确的信号解码，从而减少误差，提高系统的性能。

基于DSP的旋转变压器解算系统设计

基于DSP的旋转变压器解算系统设计
徐洋洋;高文政;徐大林
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2015(0)1
【摘要】针对传统模拟器件价格高,系统复杂的缺点,提出了一种新的低成本高精度轴角—数字解算方案。

分析了旋转变压器的工作原理,首次使用过零检测和累加技术来实现累加峰值采样,解决了单点峰值采样误差大、不具备抗相移能力的问题,同时提高了系统抗干扰能力。

设计了离散化的二阶跟踪系统来跟踪角度,在MATLAB 环境下对系统进行了仿真。

并在基于TMS320F2812的平台上进行了验证,使用了自带滤波的24位双路AD采样芯片CS5361,设计了激磁产生模块,充分利用DSP 资源,简化系统,降低了成本。

实验证明系统分辨率可达16位,最大跟踪时间
4.25ms,证明了方案的有效性和正确性。

【总页数】5页(P54-58)
【关键词】旋转变压器;数字系统;累加技术;轴角转换器
【作者】徐洋洋;高文政;徐大林
【作者单位】连云港杰瑞电子公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP212.12
【相关文献】
1.基于DSP的旋转变压器解码系统设计 [J], 崔波;徐衍亮;张云
2.基于 TMS320 F2808的旋转变压器数字解算方法 [J], 李长兵;吴玉新;杨怀彬
3.基于DSP/FPGA的高速旋转体姿态角及转速的解算系统设计 [J], 沈怀营;吴伯农;王帅辉
4.基于PCI总线的通用旋转变压器解算系统设计 [J], 高勇;陈绍炜;张帅
5.基于互相关算法的旋转变压器角度解算方法 [J], 崔明涛;何玉珠;刘永华
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基于DSP的光电编码器、旋转变压器精度检测(互联网+)

精度检测卡文件状态[√]草稿文件[ ]正式文件[ ]更改正式文件文件标识：当前版本：V1.0作者张国鑫完成日期2013-4-17修改记录版本日期修改人改动涉及部分或页码改动内容目录1、设计目标 (1)2、机械结构及安装 (2)2.1、旋转变压器的结构及安装 (2)2.1.1、旋转变压器的结构 (2)2.1.2、旋转变压器输出方式 (4)2.1.3、旋转变压器的安装及误差 (4)2.2、光电编码器的结构及安装 (6)2.2.1、光电编码器的结构 (6)2.2.2、光电编码器的安装 (6)2.3、精度检测实验安装方式 (7)3、信号接口 (9)3.1、旋转变压器信号线接口 (9)3.2、光电编码器信号线接口 (12)3.3、LCD显示接口 (13)4、硬件设计 (14)4.1、DSP资源分配 (14)4.2、原理图 (15)4.2.1、光电编码器部分 (15)4.2.2、旋变解码芯片部分 (15)4.2.3、显示部分 (16)4.2.4、DSP芯片原理图 (17)4.3、PCB制版 (18)4.4、硬件实物图 (19)5、软件设计 (20)5.1、算法原理 (20)5.2、算法流程图 (21)5.3、时序图 (22)5.3.1、LCD模块时序图 (22)5.3.2、旋变解码芯片时序图 (22)5.3.3、光电编码器时序图 (23)5.3.4、精度检测流程图 (24)6、实验调试 (25)6.1、显示模块调试 (25)6.2、光电编码器调试 (28)6.3、旋变角度采样调试 (32)6.3.1、读写调试 (32)6.3.2、激励信号 (32)6.3.3、旋变角度 (34)6.4、精度检测调试 (37)6.4.1、不同转速下的最大误差 (37)6.4.2、单次最大误差研究............................................................................... 错误!未定义书签。

基于DSP、ADC应用的转台角度解算及补偿技术

基于DSP、ADC应用的转台角度解算及补偿技术谢娜;赵创社;候瑞;李红光;谭名栋;梁挺【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2015(0)1【摘要】设计了一种高速、高精度旋转变压器‐数字转换器，在正弦激励载波的正、负峰值处使用ADC（模数转换器）对旋转变压器的正、余弦模拟调制输出采样，在DSP中利用采样值进行软件解算与处理，最终获得双通道旋转变压器的角度。

提出一种对旋转变压器正余弦输出相位和幅值误差的补偿方法，并给出了确定误差参数的具体方案，以及此时解算角度象限的判定方法。

实验结果表明，提出的低成本解算系统计算速度快，静态解算精度达到0．01°以上，动态解算精度达到0．05°以上。

%We designed a high‐speed and high‐precision resolver‐digital converter ,sampled the modulated sine‐cosine analog output of resolver at each peak through the sinusoidal carrier u‐sing the analog digital converter (ADC) .After decoding the sample result and other operation with DSP software ,we obtained the final angle of two‐channel multiple resolver .Then we pro‐posed a method for compensating the gain and phase errors between sine and cosine output of resolver ,and presented the calculation of error parameters and the judgment of angle quad rant in detail .Experimental results verify the proposed low‐cost decoding system has a high calcula‐tion speed and high precision of 0 .01° in static condition and 0 .05° in dynamic condition .【总页数】5页(P88-92)【作者】谢娜;赵创社;候瑞;李红光;谭名栋;梁挺【作者单位】西安应用光学研究所，陕西西安710065;西安应用光学研究所，陕西西安710065;西安应用光学研究所，陕西西安710065;西安应用光学研究所，陕西西安710065;西安应用光学研究所，陕西西安710065;西安应用光学研究所，陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN29;TP274【相关文献】1.基于ADSP-BF561的AVS解码运动补偿算法实现 [J], 叶昌伟;申杰;唐玲娜2.基于神经网络的数控转台运动误差补偿技术 [J], 汪学方;李斌3.基于ADSP-TS201的复数QR分解算法的递归实现 [J], 栾鹏程;张莉;吴瑛4.基于ADSP-TS201雷达通用处理模块的宽带系统误差补偿实现 [J], 高广坦5.基于ADSP的腕力传感器自适应多维动态补偿器 [J], 徐科军;江敦明;王国泰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于DSP的旋转变压器解码系统设计

ＣＵＩＢｏ，ＸＵＹａｎｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｕｎ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１，Ｃｈｉｎａ；２．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
ｔｈｅｄｅｃｏｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓ舀Ｖｅｎａｎｄｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｇｅｎｅｒａｔｉｎｇａｎｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｔｈｅｓｉｎｅ — ＣＯ —
第５Ｏ卷第４期
２０１７焦
＇ｌｆ机
ＭＩＣＲＯＭ０Ｔ０ＲＳ
Ｖ０１．２０１７
４月
基于ＤＳＰ的旋转变压器解码系统设计
崔
摘
波，徐衍亮，张
云
（１．山东大学电气工程学院，济南２５００６１；２．山东省科学院自动化所，济南２５００１４）要：设计了一套基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５的正余弦旋转变压器解码系统。分析了正余弦旋转变压器的基本工作原理；
ｔｈｅｄｅｃｏｄｉｎｇｌｇａｏｉｔｒｈｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ａｎｄｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｌｆｏｗｃｈａｒｔｗａｓｇｉｖｅｎ；Ｆｉｎｌｌａｙ，ｔｈｅｅｘｐｅｉ— ｒｍｅｎｔｌａｖｅｉｆｒｉｃａｔｉｏｎｗａｓｍａｄｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｌａｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｃｏｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｃａｎｇｅｔｔｈｅａｂｓｏｌｕｔｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ＇ｓｒｏｔｏｒｐｒｅｃｉｓｅｌｙ，ａｎｄｉｔｈａｓｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ．

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ELECTRONICS WORLD・技术交流
基于DSP的旋转变压器角度解码方法
湖南工业大学电气与信息工程学院周曼易吉良吕道轩
【摘要】提出一种低成本、高精度的旋转变压器角度解码方法，弥补了传统解码系统的高成本、系统复杂的缺点。首先，分析了旋转变压器的工作原理，然后设计了基于TMS320F28335的旋转变压器角度解算系统，并设计解码流程图，最后在MATLAB环境下对系统进行仿真，实验结果表明该系统的解码误差在0.06%以内，满足了伺服系统的精确性和实时性要求。【关键词】TMS320F28335；旋转变压器；解码系统
本文针对旋变的工作特性，设计外部信号调理电路和解码系统，并通过TMS320F28335实现，然后再仿真软件上验证方法的准确性。
子的正弦线圈和余弦信号线圈感应激励线圈磁场产生交变电压Vesin和Ve-cos，其幅值与旋变转子位置有关。图2所示是旋变输入激励信号和输出正弦、余弦信号波形图，相应的表达式如式(1)，k表示旋变的变压比，ω表示励磁电压频率，为旋变输出的角度可以看出，随着旋变转动，旋变的两路输出信号的包络被调制为正弦和余弦信号。旋变解码的任务便是从两路输出信号解算出旋变的角位移，进而解算出角速度，以获得电机转速。
解算角度信息方法采用二阶跟踪法，即角度跟踪法（ATO）的一种，其数学模型如图3所示。其中，为旋变输入角度值，Φ为估算的角度值，e是误差信号。该二阶系统能够无差地跟踪速度信号。观测器对旋变输出信号和估计值进行比较，通过缩小实际值和估计值的误差，使两个变量达到一致，最后取这个值就是旋变的角度值。
电路和输出信号调理电路。输入信号调理电路通过DSP的TIME0定时器和电平转换电路产
生幅值5V，频率10kHZ，占空比为50%的方波信号，再通过积分电路转换三角波信号，最后经过正弦波产生电路变为正弦波。正余弦信号调理电路主要包括滤波电路、单端信号转换电路和绝对值加法电路。经过信号调理后的正余弦信号经DSP的AD端口采集，再由解码算法解算出转子位置信息。 2.2 数字系统设计
(1)
根据式(1)电机转子位置角度可以通过求取正弦信号和余弦信号比值的反正切函数求得，如式(2)所示。
(2) 取N个相邻采样点的转子位置角，求出角度增量，则可由式(3) 得出旋变转速。
图1 旋转变压器原理图
其中，T为采样周期。
2 系统设计
2.1 外部电路设计外部电路设计分为三个模块，分别是激励信号产生电路、调理
干扰比较大，为了提高实验设计装置检测火焰高度的精度。本次测量方法会因为光面管物理尺寸而影响分辨力，会造成较大的实验误差，精度测量不够理想，所以，需要进行仪器的完善。
自然光影给火焰光谱的影响。因为自然光和打火机光谱比较相似，而且光电接收光谱带宽是固定的，很容易因为强烈的自然光给正常的光敏管检测造成影响3[5-6]。所以，这里可以采取将检测装置进行隔光处理，实验装置可以在暗室放置效果比较好。使用检测火焰电路添加一个有16个直径为1.5mm小孔的检测火焰罩，每个孔的中心先和三极光敏管光轴是重合的，这样可以将自然光影响消除。
0 引言
作为伺服系统的转轴位置和速度传感设备，旋转变压器(以下简称旋变)具有坚固耐用、宽工作温度、抑制共模噪声等优点，能够在严酷环境中稳定工作，广泛应用于轨道交通、新能源汽车以及具有严格安全要求的航空等工业领域。目前针对旋变解码有两种解码方法：一种是硬件的解码方法，主要是专用解码芯片--旋变数字转换芯片(resolver to digital convertor,RDC)。这种芯片解码精度高，且能够提供旋变所需的激励信号，但这种方法最大的缺点是成本高，一片RDC甚至与旋变的价格相当。另一种是软件的解码方法，可分为反正切法和角度跟踪法(angle tracking observer,ATO)。
打火机火焰源的不稳定。打火机属于低成本的产品，它是通过碰撞的压电陶瓷引起电荷点火产生火焰，点火装置比较简单。关于检测点着10s中的打火机火焰高度检测，在点着打火机火焰高度的瞬间是比正常要高，而且也会出现闪烁情况。对于不稳定的火焰源来说，一般选择20K样本频率数据系统采集光敏管信号，光敏管相应的时间存在不稳定性。后期需要将粗大误差通过相关软件进行排除，来减少闪烁现象造成的误差，从而保证检测火焰的高度数据准确性。 4.4 检测零位和打火机出口误差
气流给火焰稳定的影响。在实验测量中会因为环境气流的影响，而扰动打火机火焰的稳定情况，造成三级光敏瞬间监测无法达到火焰辐射探测广播，从而影响实验监测的火焰高度真实性，所以为了减少气流扰动造成的数据误差。加测量成本。比较经济性的解决对策就是使用相关仪器制造一个比较封闭的空间，并考虑到自然光隔离问题，可以将仪器放在一个较为封闭不透光的罩内。
图2 旋变输入、输出信号波形图
1 旋转变压器工作原理
图1所示说明了最常用旋变的工作原理，安装在旋变转子的激励线圈输入高频激励信号Ve，产生交变磁场。正交安装在旋变定
图3 系统ATO模型图
（下转第167页）
• 165 •
ELECTRONICS WORLD・技术交流
4.3 仪器精度完善根据光敏管和火焰光源两者的特性和相对位置，受到外界环境
机械装置零位和打火机出火口瞄准是以相同水平安装为标准，进行目测结果判断，这样会存在一定的误差，但是因为检测的打火机火焰高度误差不是很大可以忽略不计。
4.5 光敏管接收光强度的影响因素在使用光敏管时，不仅会受到接收光谱范围的影响，还会因为
物理尺寸产生影响。就是光通量接收理论的大小。光通量接收影响因素包含：光源强度的分布，光敏管和光焰对应的为孩子，以及火焰罩直径开孔的大小。经过实验，发现在直径火焰罩开孔是1.5mm 情况下，可以得到高于火焰正常10mm的结果。还有想要保证检测结果的有效性，需要设置光敏管距离是2~3cm，这个距离检测可以减少相邻光敏管信号接收的数据准确性。