基于旋转变压器的角位移测量技术研究

摘要

旋转变压器是一种测量角位移的传感器，广泛应用于伺服控制领域，具有结构稳定、精度高、环境耐受力强等特点，在一些特殊场合旋转变压器的作用更是不可替代。然而旋转变压器的输出信号比较复杂，它由高频载波信号与低频角位移信号调制而成，要从该信号中获取角位移信息具有一定的难度。因此，研究基于旋转变压器的角位移测量技术具有重要的实际理论意义与工程实用价值。
　　论文结合旋转变压器输出信号的特点和技术指标要求，完成了基于专用解码芯片的角位移测量系统设计，其中对旋转变压器、解码芯片、有源元件等进行甄选之后组成可靠的解码系统，尤其阐明了信号链的设计对解码系统的重要性。实现了360°范围内角位移信息的测量，使用高精度光电编码器搭建了精度检测实验平台，对论文设计的角位移测量系统精度进行了实验验证。此外，提出了一种基于CORDIC算法且成本极低的软件解码方案，并针对过零点采样时刻解码误差大的问题，提出了一种补偿方法，对补偿后的解码算法进行了仿真分析，根据实验数据与仿真数据对两种方案进行了比较，总结了两种方案各自的特点。最后研究了角位移测量系统误差的来源并在原理上进行了分析推导，以此为理论依据，从硬件上采取了有效的改进措施。根据实验数据，利用误差拟合曲线在软件上进行了补偿并对补偿的结果进行了验证。
　　论文以工程实际技术指标为出发点，搭建了角位移测量系统的实验平台，并对基于专用解码芯片的角位移测量系统进行了实验，实验结果表明，系统能够满足课题所提出的技术指标。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3论文研究内容

第二章 角位移测量系统的实现原理与方案分析

2.1 角位移测量系统的组成

2.2 旋转变压器概述

2.3R2D解码原理分析

2.4角位移测量系统的技术指标

2.5本章小结

第三章 基于AD2S1210的旋变信号处理技术研究

3.1 解码系统信号链研究

3.2基于专用解码芯片的角位移测量系统电路设计

3.3本章小结

第四章 旋转变压器信号的全数字化处理技术研究

4.1 全数字化处理技术简介

4.2基于单片机的角位移测量系统电路设计

4.3过零点采样问题与提高精度的方法

4.4本章小结

第五章 软件系统设计

5.1下位机软件总体结构

5.2驱动程序与算法程序设计方法

5.3上位机软件设计

5.4 本章小结

第六章 实验与误差分析

6.1 实验与数据

6.2误差分析

6.3误差补偿方法

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2存在的问题与展望

参 考 文 献

攻读硕士期间发表的论文与科研工作

致谢