一种新型轴角-数字转换器粗精组合实现方法

摘要

本发明公开了一种新型轴角-数字转换器粗精组合实现方法，1）首先将粗精通道数据表示为相应位数的二进制数据，此时粗通道数据x2和精通道数据y1均为n位；2）将x2乘以变速比i得到数据x3；3）此时x3的位数为m+n位，X3的前m位代表精机已经转过的总圈数Z；此时圈数部分的后面n位即为与精轴数据重合部分，再根据重合部分前面两位和y1的前两位按不同情形消除模糊误差，得到准确的精轴圈数Z1；4）Z1乘以2的n次方，再加上精通道数据y1，得到粗精组合数据d；5）d除以变速比i得到k；6)K乘以360，再除以2

说明书

技术领域

本发明涉及轴角-数字转换器技术改进，具体指一种新型轴角-数字转换器粗精组合实现方法，属于轴角-数字转换器技术领域。

背景技术

只使用一个自整角机或旋转变压器的轴角作传感器的轴角-数字转换器，称为单速SDC/RDC，而使用两个通过变速箱相连接的自整角机或旋转变压器的轴角作传感器的轴角-数字转换器，称为双速SDC/RDC。双速SDC/RDC的分辨力是单速SDC/RDC的i（i为变速比）倍。在双速系统中，粗机的功能是执行0～360°范围的粗测量，而精机的功能是执行360°/i范围的精测量，这种系统也称为粗精组合系统。粗精组合系统既可以用硬件实现，也可以使用软件方法实现。

一般情况下，用硬件的方式构成双速SDC/RDC的方法主要有两种：一是使用两套通用的单速SDC/RDC模块和一个同步逻辑模块来构成一个完整的双速SDC/RDC；二是采用专门生产的双速SDC/RDC模块。后者体积更小，因为通常它只需要一个模块，而前者通常需要三个模块，且前者系统费用高于后者。但后者需要消除假零点，不同的变速比需要设置不同的相移量移零偏压，因此后者每一种模块只适用于一种变速比的粗精组合自整角机或旋转变压器系统。前者则有较大的选择自由。但无论采用哪种方法，它们都需要将粗、精读数组合成为系统的完整读数，并消除模糊误差。如果不能消除模糊误差，粗精组合系统就没有实际意义。

现有技术中数字粗精组合的一般原则是：粗输入数据乘以变速比后得到精轴的圈数部分和与精数据重合部分，对该重合部分与精数据进行消除模糊误差处理，得到准确的精轴圈数和精轴数据，再除以变速比最后得到代表粗轴数据的数字全量。

粗、精组合必须消除模糊误差，常用的方法是对粗、精通道输出数据的重合位的电平状态进行逻辑判断。粗数据的前面几位表示圈数部分Z（1：32为前5位，1：36为前6位），圈数部分最末位表示为K，圈数部分的后面部分即为与精轴数据重合部分，重合部分取前面两位表示为FG，精数据最前两位为AB，进行如下判断。

a.当FG =00，AB=11的时候，Z应加1；

b.当FG =11，AB=00的时候，Z应减1；

c.其它情况无模糊误差。

需要注意的是：需要把粗通道误差控制在精机的1/4圈以内，才能如上所述只处理两个重合位来进行纠错。否则，当粗通道误差不大于精机的3/8时，就需要采用三个重合位判断误差，很麻烦。

但是上面所描述粗精组合方法只是一个一般性原理，并不完全，在判断模糊误差上有缺陷，其原因是：精轴圈数每个1表示1圈360°除以变速比，按上述方法最多会产生2个360°除以变速比的误差，故组合得到的数据也会产生一定的误差。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种新型轴角-数字转换器粗精组合实现方法，本方法可以解决粗精组合中的模糊误差。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种新型轴角-数字转换器粗精组合实现方法，其步骤为：

1）首先将粗精通道数据按各自量程表示为相应位数的二进制数据，将位数较低的粗通道二进制数据x1尾数补0得到新的粗通道数据x2，以使新的粗通道数据x2和精通道二进制数据y1最高有效位 MSB（粗精通道双方的量程可能不一样，假设某通道最大为10位二进制，则把具体数据表示为10位二进制数据，则MSB是这个十位二进制数据的最左一位，此时MSB的位数为10位）的位数一致；此时粗精通道数据位数均为n位；

2）将步骤1）得到的粗通道数据x2乘以变速比i得到数据x3；

3）步骤2）得到的x3的位数为m+n位（不足位数前面补零），其中m按下述方法确定：设变速比i是2的m次方，如m是整数，则m直接取该整数；如m不是整数，则m向上取整数。X3的前m位代表精机已经转过的总圈数Z；此时圈数部分的后面刚好为n位即为与精轴数据重合部分，重合部分前面两位二进制数据表示为AB，精通道数据y1的前两位为FG，按下述情形消除模糊误差，得到准确的精轴圈数Z1；

a.当AB=00，FG=11，且Z大于0的时候，Z1=Z-1；

b.当AB=11，FG=00或FG=01的时候，Z1=Z +1；

c.当AB=10，FG=00的时候，Z1=Z +1；

d.其它情况无模糊误差，Z1=Z；

4）取由步骤3）得到的精轴圈数Z1乘以2的n次方（或左移n位），n为精通道数据的位数，再加上精通道数据y1，得到粗精组合数据d，d=Z1×2ⁿ+y1；

5）由步骤4）得到的d除以变速比i即得到粗精组合的十进制浮点数k；

6) 由步骤5）得到的的K乘以360，再除以2ⁿ得到轴角。

通过该过程能够准确、有效地处理轴角-数字转换器的粗精组合，运行稳定、可靠，精度高。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

1）能够准确、有效地处理轴角-数字转换器的粗精组合，本发明采用的算法能有效地保障可靠性、稳定性。

2）本发明只需通过软件设计就可实现，不需要对传统结构作出修改，在确保不增加产品成本的基础上，提高了产品可靠性和稳定性。

3）本发明涉及的操作简单、方便，不会给使用者增加更多的工作负担。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

本发明轴角-数字转换器粗精组合实现方法，其步骤为：

1）首先将粗精通道数据按各自量程表示为相应位数的二进制数据，将位数较低的粗通道二进制数据x1尾数补0得到新的粗通道数据x2，以使新的粗通道数据x2和精通道二进制数据y1最高有效位MSB的位数一致；此时粗精通道数据位数均为n位；

2）将步骤1）得到的粗通道数据x2乘以变速比i得到数据x3；

3）步骤2）得到的x3的位数为m+n位（不足位数前面补零），其中m按下述方法确定：设变速比i是2的m次方，如m是整数，则m直接取该整数；如m不是整数，则m向上取整数比如i=32，则m=5，i=36，m向上取为6；X3的前m位代表精机已经转过的总圈数Z；此时圈数部分的后面刚好为n位即为与精轴数据重合部分，重合部分前面两位二进制数据表示为AB，精通道数据y1的前两位为FG，按下述情形消除模糊误差，得到准确的精轴圈数Z1；

a.当AB=00，FG=11，且Z大于0的时候，Z1=Z-1；

b.当AB=11，FG=00或FG=01的时候，Z1=Z +1；

c.当AB=10，FG=00的时候，Z1=Z +1；

d.其它情况无模糊误差，Z1=Z；

4）取由步骤3）得到的精轴圈数Z1乘以2的n次方（或左移n位），n为精通道数据的位数，再加上精通道数据y1，得到粗精组合数据d，d=Z1×2ⁿ +y1；

5）由步骤4）得到的d除以变速比i即得到粗精组合的十进制浮点数k；

6) 由步骤5）得到的的K乘以360，再除以2ⁿ得到轴角。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例：假设粗通道数据x1为10位二进制数据(假设x1=657，则表示为二进制1010010001)，精通道数据y1为16位二进制数据(假设y1=32133，则表示为二进制111110110000101)，变速比i为36，其粗精组合按如下步骤进行：

1）首先将粗精通道数据按各自量程表示为相应位数的二进制数据，则x1=1010010001，y1=0111110110000101，将粗、精通道数据位数保持相同长度，向数据较长的一方看齐，因此，将粗通道数据x1左移六位，末尾补六个0或直接乘以2⁶，变为16位二进制数据x2，x2为1010010001000000；现在粗精数据位数均为n=16；

2）将步骤1）得到的粗通道数据x2乘以变速比i得到x3，此时x3表示为22位二进制数据，数据为0101110001100100000000，设变速比i是2的m次方，m向上取整数，由于i=36，故m向上取为6；

3）由步骤2）得到的22位二进制数据x3的前面6位代表精机已经转过的总圈数Z，此时Z=010111，后面16位的前两位二进制数作为AB、精通道数据y1的前两位二进制数作为FG；即FG为01，AB为00，按以下算法消除模糊误差，得到准确的精轴圈数Z1； 

a.当AB=00，FG=11，且Z大于0的时候，Z应减1；

b.当AB=11，FG=00或FG=01的时候，Z应加1；

c.当AB=10，FG=00的时候，Z应加1；

d.其它情况无模糊误差，Z不变。

由于FG为01，AB为00，属于上述第d种情形，所以Z应当加不变，此时Z1=Z=010111。

4）取由步骤3）得到的准确的精轴圈数Z1乘以2的n次方或左移n位，再加上精通道数据y1，得到粗精组合数据d，d=Z1×2ⁿ+y1，则d=010111×10000000000000000+0111110110000101=0101110111110110000101；

5）由步骤4）得到的d除以变速比i即得到粗精组合的十进制浮点数k=42762.8056；

6) 由步骤5）得到的十进制浮点数k乘以360，再除以2ⁿ得到轴角，42762.8056×360÷65536=234.9031度。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。