基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器位置解調(diào)算法研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)變壓器作為一種能夠測量絕對位置的角度測量儀器,具有高精度、抗震強(qiáng)、抗干擾、抗油污、長壽命等特點(diǎn)。它被廣泛應(yīng)用于航天航空、軍事、工業(yè)等場合。旋轉(zhuǎn)變壓器信號解調(diào)主要有采用旋轉(zhuǎn)變壓器信號解調(diào)(RDC)器件和采用分離器件搭建兩種實(shí)現(xiàn)方法。隨著可編程邏輯控制器(FPGA)的不斷發(fā)展,將解調(diào)算法以FPGA模塊(IP核)的方式實(shí)現(xiàn)具有極大的應(yīng)用前景。
　　針對現(xiàn)有基于FPGA實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器解調(diào)算法普遍存在魯棒性不強(qiáng),抗干擾能力弱等不足,本文

2、提出一種新的解調(diào)方法。首先,提出以最少FPGA資源產(chǎn)生幅值恒定、頻率可控正弦信號方法,擴(kuò)大角度解調(diào)算法的應(yīng)用范圍,并從理論上證明其可行性。FPGA根據(jù)設(shè)定頻率參數(shù)輸出不同脈寬調(diào)制(PWM)信號。該信號經(jīng)過硬件參數(shù)固定的濾波器能獲得相應(yīng)頻率正弦信號。其次,深入討論了與CORDIC(坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算方法)算法收斂范圍和精度相關(guān)的參數(shù)。對CORDIC算法進(jìn)行擴(kuò)展,使得反正切函數(shù)的收斂域擴(kuò)展為0至2π,實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器任意角度的解調(diào)。同時(shí),針對基

3、于開環(huán)解調(diào)角度算法抗干擾能力弱的不足,根據(jù)電機(jī)在高低轉(zhuǎn)速情況下對解調(diào)性能的側(cè)重點(diǎn)不同的特點(diǎn),提出低速模式和高速模式預(yù)處理方法。針對低速模式,根據(jù)改進(jìn)傅里葉變換提出具有強(qiáng)抗干擾性和穩(wěn)定性的預(yù)處理方法。該方法僅需簡單加減運(yùn)算和一次CORDIC運(yùn)算就能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器的正弦或余弦輸出信號幅值解調(diào)。最后,本文討論了各種誤差源,并提出利用CORDIC算法獲得向量角和向量幅值的特點(diǎn),實(shí)時(shí)監(jiān)測旋轉(zhuǎn)變壓器的兩路輸出,并對允許范圍內(nèi)的幅值不均衡采用鎖相環(huán)方