伺服穩(wěn)定系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用研究

彭自銘

摘 要：在研究的整個過程中，需要以伺服系統(tǒng)為背景，分析旋變的工作原理，信號之間可以進(jìn)行切換，抓準(zhǔn)一個角度進(jìn)行解算并做出深刻的分析。核心算法也逐漸提出了新的反正切形式，通過調(diào)查研究得出了具體的步驟，其中涉及軸角的計算需要依靠相關(guān)數(shù)據(jù)和軟件的支持。在計算的整個過程中，可以對轉(zhuǎn)子角的位置進(jìn)行信號調(diào)整，通過速度的調(diào)整也可以將信號反饋到伺服控制器中。整體計算方法體現(xiàn)出了解題形式的精度，在運作的過程中具有非常強(qiáng)的通用性，能夠保障系統(tǒng)可以穩(wěn)定持續(xù)地進(jìn)行工作。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)變壓器；角度解算；反正切算法；精度

中圖分類號：TM383 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

旋變也叫作旋轉(zhuǎn)變壓器，在應(yīng)用的過程中也被叫作解算器，旋轉(zhuǎn)變壓器在系統(tǒng)運行過程中可以算是解算裝置，同時對整個測角系統(tǒng)來說也非常重要。旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)非常簡單，在運用的過程中能夠體現(xiàn)出它的優(yōu)勢，整體裝置的抗干擾性能非常強(qiáng)。整個伺服穩(wěn)定系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)的過程中，無論是處于惡劣的條件還是平穩(wěn)的狀態(tài)，系統(tǒng)都會克服干擾因素。旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)比較簡單，整體的抗干擾性很強(qiáng)，在任何條件下都可以正常應(yīng)用，在伺服控制系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用的非常廣泛。

1 旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理

旋變發(fā)送機(jī)和旋變變壓器都屬于旋轉(zhuǎn)變壓器的范疇，旋變發(fā)送機(jī)在運轉(zhuǎn)的過程中，勵磁繞組是單相電壓，整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中，只是單相電壓作為后續(xù)支持。勵磁繞組的力磁電流在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的是交變磁通，通過系統(tǒng)的次級輸出繞組可以產(chǎn)生電動勢。轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動的過程中，系統(tǒng)中的勵磁繞組和次級輸出繞組在位置上會發(fā)生變化，系統(tǒng)電動勢會發(fā)生大幅度的轉(zhuǎn)化。

2 旋變在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 伺服系統(tǒng)原理圖

圖1是伺服系統(tǒng)的原理框架圖，在每一個框架當(dāng)中都會安裝解算裝置，此時解算裝置大多數(shù)都是旋轉(zhuǎn)變壓器。旋轉(zhuǎn)變壓器會對系統(tǒng)當(dāng)中各個角度的信息進(jìn)行全方位的解算，無論是內(nèi)方位還是外方位，都會對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整體的分析。旋轉(zhuǎn)變壓器最終會獲得準(zhǔn)確的角度位置信息，對角位移量進(jìn)行直接輸出。系統(tǒng)當(dāng)中的內(nèi)框架轉(zhuǎn)動主要是由內(nèi)電機(jī)負(fù)責(zé)，內(nèi)外框架的位移差是由內(nèi)解算器進(jìn)行測量的，具體的數(shù)據(jù)是由CPU采集，最終整體的信號會經(jīng)過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最終所需要的信號是數(shù)據(jù)形式。在整個數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換的過程當(dāng)中，CPU主要的作用就是對角度數(shù)字信號進(jìn)行接收，這些信號來自各個通道。CPU在運行的過程當(dāng)中主要應(yīng)用的原理是耦合算法，可以對角度具體位置信息進(jìn)行收集和匯總，為了有效實現(xiàn)外位置控制器的輸入，需要對整個信息進(jìn)行角度換算。通過軟件的轉(zhuǎn)化可以對外位置控制器進(jìn)行應(yīng)用，在輸入外側(cè)速回路之前，控制量需要通過D/A轉(zhuǎn)換。對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制的過程當(dāng)中，要想實現(xiàn)外框架的轉(zhuǎn)動，就必須通過系統(tǒng)里面的傳動裝置，這樣才可以對伺服系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)的控制。

2.2 旋轉(zhuǎn)變壓器的信號變換

旋轉(zhuǎn)變壓器在對信號進(jìn)行輸出的過程中，需要對整個信號進(jìn)行模擬，整體信號呈現(xiàn)出兩相正交，信號傳播的幅度值會隨著轉(zhuǎn)角的變化發(fā)生正余弦變化。信號不可以直接進(jìn)行應(yīng)用，需要對模擬信號和數(shù)字信號進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，模擬信號大多數(shù)是通過旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的，數(shù)字信號一般是控制系統(tǒng)所需要的。信號在傳播的過程中需要借助模數(shù)轉(zhuǎn)化器，通過轉(zhuǎn)化模塊可以將數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)變，從而可以對其中的主要功能進(jìn)行信號模擬的分別匯總。信號進(jìn)行匯總后就需要對其進(jìn)行處理，從不同角度對數(shù)字信號進(jìn)行分析解讀，在內(nèi)環(huán)和外環(huán)需要分別安插一片RDC芯片，所謂RDC指的是旋轉(zhuǎn)變壓器的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，通過這種特色的數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和輸出。在這個系統(tǒng)中RDC的主要功能是實現(xiàn)從旋變的每一個通道位置分別接收模擬發(fā)射的信號，然后對這些信號進(jìn)行進(jìn)一步處理，輸出形式以16位角度數(shù)字信號。不僅內(nèi)環(huán)路需要一套完整的RDC芯片，外環(huán)路同樣也需要，并且內(nèi)外環(huán)路是相互獨立使用的，通過RDC完成對于各個通道的解算，然后輸出要求精度的角度數(shù)據(jù)，這些輸出的角度數(shù)據(jù)都是經(jīng)過CUP軟件耦合處理的，因此其精確度更高。

2.3 數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)在整體運轉(zhuǎn)的過程中，系統(tǒng)中的寄存器模塊初始化設(shè)置都需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，在進(jìn)行調(diào)整時借助相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，對A/D進(jìn)行整體轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)中的正弦信號和余弦信號要進(jìn)行同時采樣記錄，整體將數(shù)據(jù)納入到數(shù)據(jù)存儲器中，并且還要將相應(yīng)的寄存器進(jìn)行整體的運轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)在采集的過程中需要進(jìn)行定時中斷方式，整體對旋轉(zhuǎn)變壓器的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整和采集，在整個采集數(shù)據(jù)過程中需要應(yīng)用的是十六進(jìn)制數(shù)。

2.4 算法實現(xiàn)

對旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出信號一定要進(jìn)行計算，對信號在整體求解的過程中，需要對相應(yīng)的計算形式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，可以對正余弦模擬信號建立完整的數(shù)學(xué)模型，從而可以利用數(shù)學(xué)模型求出反正切，最終可以達(dá)到計算軸角的目的。解碼系統(tǒng)涉及的環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，首先要對正余弦模擬信號進(jìn)行記錄和收集，其次就是要在這些數(shù)據(jù)中進(jìn)行過濾和篩選，在篩選的過程中需要應(yīng)用到濾波器。FIR濾波器可以對數(shù)字進(jìn)行快速的抽取，在整體運算的過程中，還需要應(yīng)用到arctg核心算法。通過實現(xiàn)整體計算，可以對轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行精準(zhǔn)的測量，最終可以對變壓器解碼系統(tǒng)進(jìn)行有效的維護(hù)。在對轉(zhuǎn)角位置的數(shù)字信號進(jìn)行收集時，可以直接從旋轉(zhuǎn)變壓器模擬信號中調(diào)用，在整體運轉(zhuǎn)的過程中，最終數(shù)據(jù)會以二進(jìn)制串行輸出。整體解算器的分辨率是16bit，整體的分辨精度也會在一個安全的范圍之內(nèi)，跟蹤速度的范圍也會在一定程度上提升。

3 解算結(jié)果

對解算器的實際角度值要進(jìn)行整體的估計，通過估計值可以對未來值進(jìn)行有效的設(shè)定，總體估計的過程中需要對解算器的估值進(jìn)行數(shù)字量表示。整體運行程序需要相關(guān)的正確性測試，對解算器的值一定要分為4個層次來進(jìn)行設(shè)定，不同串口所接收的數(shù)據(jù)應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的總結(jié)匯總。對端口輸出一定要進(jìn)行指令的編程，相應(yīng)的模擬量一定要根據(jù)實際情況來進(jìn)行，正確地對數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，然后再進(jìn)行不同角度的結(jié)算。

結(jié)語

綜上所述，伺服穩(wěn)定系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中，最重要的就是旋轉(zhuǎn)變壓器，通過對整個系統(tǒng)進(jìn)行工作原理的分析，可以有效對地其中的信號轉(zhuǎn)換進(jìn)行掌握。整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中，通過系統(tǒng)的次級輸出繞組可以產(chǎn)生電動勢，在運轉(zhuǎn)的過程中彼此之間存在著一定的相位差。程序軟件可以提高系統(tǒng)運行的整體精度，對精度進(jìn)行控制的過程中需要應(yīng)用測角系統(tǒng)，總體可以對系統(tǒng)的工作進(jìn)行穩(wěn)定，滿足系統(tǒng)整體精度的設(shè)定。

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