一種雙速同步機(jī)軸角（位移）高精度測(cè)量系統(tǒng)
楊波，陳就
（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院電子信息科學(xué)系，佛山528000）
摘要：基于數(shù)字隨動(dòng)原理，研制出一種低成本實(shí)用性強(qiáng)并可與計(jì)算機(jī)接口的高速高精度雙速同步機(jī)軸角（位移）高精度測(cè)量系統(tǒng)，介紹了其工作原理與硬件電路，以3種齒輪傳動(dòng)比為例，介紹雙速處理器的工作原理。
關(guān)鍵詞：同步電機(jī)；數(shù)字轉(zhuǎn)換；雙速處理器
中圖分類號(hào)：tm341; tp274 +.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：
o引 言
隨著技術(shù)的發(fā)展，航空、航天、航海及民用各種控制系統(tǒng)，如雷達(dá)定向?qū)Ш健⒆鴺?biāo)變換、火炮控制、機(jī)床控制系統(tǒng)等，都對(duì)軸角（位移）測(cè)控系統(tǒng)提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)上，單速同步機(jī)輸出的摸擬信號(hào)由采樣保持電路經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再由計(jì)算器電路進(jìn)行反三角函數(shù)運(yùn)算處理確定軸角位置，這種開環(huán)式的檢測(cè)處理方法受到測(cè)角元件制造誤差的限制，現(xiàn)代的工藝水平只能保證同步機(jī)具有2分的分辨率，使得整個(gè)系統(tǒng)的分辨率、****精度都非常低，尤其是跟蹤速度非常低，根本無法滿足高速高精度應(yīng)用場(chǎng)合，為了提高測(cè)角分辨
率，本文提出一種墓于二階伺服原理的數(shù)字轉(zhuǎn)換電路及雙速處理電路的雙速同步機(jī)軸角（位移）高精度測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)電路和同步機(jī)一樣能在很寬的溫度、濕度、振動(dòng)和沖擊環(huán)境下正常工作，使雙速同步機(jī)可以充分發(fā)揮它的作用。
1 系統(tǒng)硬件組成與原理電路
1.1 同步機(jī)／數(shù)字轉(zhuǎn)換器原理
同步機(jī)到數(shù)字轉(zhuǎn)換原理電路見圖1，主要由scott變壓器、高速數(shù)字正、余弦乘法器、誤差放大器、檢相器、積分器、壓控振蕩器vc0、可逆計(jì)數(shù)器及邏輯控制電路組成。
在同步機(jī)定子繞組上加人參考電壓
設(shè)同步機(jī)摸擬軸角位置為θ角（轉(zhuǎn)換器摸擬輸入角），則其輸出信號(hào)為：
經(jīng)scotr變壓器轉(zhuǎn)換成日角正余弦形式輸出，即
設(shè)計(jì)數(shù)器表示的數(shù)字角為審焦，經(jīng)數(shù)字正余弦乘法器得：兩信號(hào)經(jīng)誤差放大器相減，則得：
這個(gè)誤差信號(hào)經(jīng)檢相器產(chǎn)生一個(gè)與sin(p)成正比的直流誤差信號(hào)，經(jīng)積分器產(chǎn)生一個(gè)隨
時(shí)間增長(zhǎng)的輸出電壓去控制vc0輸出脈沖頻率，可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)行脈沖累計(jì)，當(dāng)誤差信號(hào)大于零，計(jì)數(shù)器累加；當(dāng)誤差信號(hào)小于零，計(jì)數(shù)器遞減；從而改變計(jì)數(shù)器的頻率和計(jì)數(shù)方向，由于整個(gè)系統(tǒng)是數(shù)字動(dòng)系統(tǒng)。
數(shù)字正、余弦乘法器是整個(gè)電路的核心，結(jié)構(gòu)上完全相同，都由一個(gè)乘法形d/a轉(zhuǎn)換器和一個(gè)只讀存儲(chǔ)器rom構(gòu)成。數(shù)字正弦（余弦）乘法器中的d/a轉(zhuǎn)換器的參考電壓接余弦（正弦）調(diào)幅電壓，d/a轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入端接正弦（余弦）rom的輸出端，rom中存貯0~90度范圍內(nèi)所有角度正弦（余弦）函數(shù)值，每個(gè)角度存貯單元由可逆計(jì)數(shù)器的第三位至lsb的輸出進(jìn)行尋址，而可逆計(jì)數(shù)器****兩位控制余弦（正弦）調(diào)幅電壓輸入正負(fù)極性切換來實(shí)現(xiàn)全象限數(shù)字角與摸擬角乘積。設(shè)計(jì)中采用12位d/a轉(zhuǎn)換器和12位正弦（余弦）rom函數(shù)發(fā)生器，響應(yīng)時(shí)間達(dá)到毫秒級(jí)。
為了穩(wěn)定可靠地讀出計(jì)數(shù)器輸出數(shù)據(jù)連續(xù)跟蹤輸入軸角的變化，轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)了數(shù)字接口電路，將vc0狀態(tài)信號(hào)“busy”作為轉(zhuǎn)換電路標(biāo)志檢測(cè)信號(hào)，利用接口控制信號(hào)“inhibit”相“enablel”去控制三態(tài)輸出緩沖器輸出，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換電路與外部檢測(cè)電路或計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的連接。
1.2系統(tǒng)硬件組成
雙速同步機(jī)軸角（位移）高精度測(cè)量系統(tǒng)硬件組成見圖2。
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