一种磁阻式旋转变压器的信号处理方法技术

本发明专利技术公开了一种磁阻式旋转变压器的信号处理方法，其用于处理磁阻式旋转变压器的两个输出绕组的两对输出信号。该信号处理方法在处理时，先确保该两对输出信号都同步于规定的抖动；然后对提取的两个低频信号校正，通过对cos(θ)的三角函数运算校正两个校正信号的相位偏差，最终获得电角度周期内的电气角瞬时值；根据机械角零位置参考点信号从电气角瞬时值中获取一个特定角度，将该特定角度转换成相应转子位置机械角度，机械角度与系统角度误差补偿量进行负反馈以产生角度th，角度th经速度计算得到角速度ω。本发明专利技术能提高磁阻式旋转变压器的角度th的精度和角速度ω的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种信号处理方法，尤其涉及。
技术介绍
旋转变压器是一种稳定而高效的传感器，经常内置于伺服电机尾部，作为位置与速度传感器；电动汽车中驱动用电动机和发电机的位置传感、电动助力方向盘电机的位置及速度传感、燃气阀角度测量、真空室传送器角度位置测量等等，都是采用旋转变压器。磁阻式旋转变压器的励磁绕组和输出绕组放在同一套定子槽内，固定不动。但励磁绕组和输出绕组的形式不一样。两相绕组的输出信号，随转角作正弦变化、彼此相差90°电角度。与有刷旋转变压器、环形变压器型的旋转变压器相比，磁阻式旋转变压器的可靠性、工艺性、结构性、成本、长度尺寸小都是最好的，因而得到广泛的应用。但也会因为下列因素产生输出信号偏差:安装偏差造成定子与转子偏心;转子铁芯形状或材质不均匀;磁滞或饱和;机械径向力影响；电磁干扰;有限的绕组数量;齿槽效应;温度变化。因此精度比其它两种旋转变压器低。把因为安装偏差、制造偏差、材料不均匀、径向力、绕组数量、齿槽效应等固有因素而产生的旋转变压器信号偏差叫系统性偏差;把因为磁滞或饱和、点菜干扰、温度变化等引起的旋转变压器不确定性的信号偏差叫随机性偏差。对系统偏差进行纠正，对随机性偏差进行实时补偿，提高磁阻式旋转变压器的输出信号的精度是扩大使用的关键。
技术实现思路
本专利技术提出了，其用来处理磁阻式旋转变压器的输出信号，提高磁阻式旋转变压器的角度精度和速度精度。本专利技术采用以下技术方案实现:，其用于处理磁阻式旋转变压器的两个输出绕组的两对输出信号，以提高磁阻式旋转变压器的角度th的精度和角速度ω的精度;该信号处理方法包括以下步骤:通过对该两对输出信号的提取获得轨迹信号sinal A与轨迹信号sinal B；处理两个轨迹信号后输出角度th和角速度ω;其中，两个轨迹信号的处理包括:接收一个中断请求信号IRQ，生成一个恢复载波信号sign、一个带有可调节相位位置的方波信号；该方波信号一方面传入磁阻式旋转变压器(3)的励磁绕组(8)，另一方面通过模数转换为数字信号并通过过采样影响输出轨迹信号sinal A与轨迹信号sinal B;该方波信号确保该两对输出信号都同步于规定的抖动；根据恢复载波信号sign从轨迹信号sinalA与轨迹信号sinal B中分别提取低频信号；将两个低频信号通过与一个校正值相加、相乘实现偏移与增益的校正得到校正信号cos(0)与校正信号Sin(0)，还通过对cos(0)的三角函数运算校正两个校正信号的相位偏差，最终获得电角度周期内的电气角瞬时值th_inc ；根据一个机械角零位置参考点信号Zer0_ref从电气角瞬时值th_inc中获取一个特定角度，将该特定角度转换成相应一个转子位置机械角度th_mech，机械角度th_mech与一个系统角度误差补偿量进行负反馈以产生角度th，角度th经速度计算得到角速度ω。作为上述方案的进一步改进，两个轨迹信号的获取:将该两对输出信号分别模数转换为两对数字信号；过采样两对数字信号分别得到输出轨迹信号sinal A与轨迹信号sinal B。进一步地，在模数转换之前分别对该两对输出信号作低通滤波。作为上述方案的进一步改进，该方波信号通过滤波、运算放大后再供给励磁绕组。作为上述方案的进一步改进，提取低频信号时，把恢复载波sign与两个轨迹信号分别相乘后再分别提取低频信号。作为上述方案的进一步改进，移位增益相位补偿时，首先将两个低频信号通过与该校正值相加、相乘实现偏移与增益的校正得到校正信号cos(0)与校正信号sin(0);然后将校正信号cos(0)与校正信号sin(0)从直角坐标系下转换到极坐标系下;接着在极坐标系下计算电气角瞬时值th_inc的补偿量即该校正值;最后根据该校正值采用对轨迹信号cos(Θ)的三角函数运算，校正其对比轨迹信号sin(0)的相位偏差。进一步地，在校正信号cos(0)与校正信号sin(0)获得的步骤中，从轨迹信号sinalA提取的低频信号通过负反馈减掉该校正值后一方面输入进行直角坐标到极坐标的转换，另一方面乘以该校正值后输出一个特定值;从轨迹信号sinal B提取的低频信号通过负反馈减掉该校正值，并乘以该校正值后，再通过负反馈减掉该特定值后再进行直角坐标到极坐标的转换。进一步地，直角坐标到极坐标的转换采用坐标旋转数字计算方法把标准的直角坐标系下的点(x，y)转换为极坐标系下的(r，0);用旋转角度等间距的扫描方式完成的坐标旋转数字计算方法计算反正切，计算出Θ = ATN( s in( Θ) /cos (θ))。再进一步地，旋转角度等间距的扫描方式为:一个电角度周期内的采样分区为η个区，每个分区内又细分m个小区，一个电角度周期360°内共分nXm个分区，n、m均为正整数。作为上述方案的进一步改进，系统角度误差校正时，根据zero_ref从电气角瞬时值th_inc中获取一个特定角度，将该特定角度转换成相应一个转子位置机械角度th_mech;机械角度th_mech与一个系统角度误差补偿量进行负反馈以产生角度th;根据角度th经速度计算得到角速度ω ;根据角速度ω与机械角度th_mech调整该系统角度误差补偿量。本专利技术通过对系统偏差的纠正，对随机性偏差的实时补偿，提高磁阻式旋转变压器的输出信号的精度，即提高了磁阻式旋转变压器的角度精度和速度精度。【附图说明】图1是本专利技术的磁阻式旋转变压器的信号处理方法流程图。图2是图1中两个轨迹信号的处理方法流程图。图3是实现图1中方法的磁阻式旋转变压器的信号处理系统的结构示意图。图4是图3中磁阻式旋转变压器的其中一个输出信号与采用时间点的关系示意图。图5是图3中信号处理系统的信号转换及过采样的电路示意图，其对磁阻式旋转变压器的输出信号作前期处理。图6是图3中信号处理系统的同步检波与偏移、增益、相位自适应的电路示意图，其对磁阻式旋转变压器的输出信号作随机性偏差处理。图7是图6中信号处理系统的坐标转换电路针对电角度的区分示意图。图8是图1中信号处理系统的后部电路示意图，其对磁阻式旋转变压器的输出信号作随机性偏差处理。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的磁阻式旋转变压器的信号处理方法用于处理磁阻式旋转变压器的两个输出绕组的两对输出信号，以提高磁阻式旋转变压器的角度th的精度和角速度ω的精度。请参阅图1，信号处理方法包括以下步骤。步骤SI，在模数转换之前分别对该两对输出信号作低通滤波。步骤S2，将该两对输出信号分别模数转换为两对数字信号。在其他实施例中，也可以直接进行模数转换，而省略低通滤波步骤。另外，在模数转换时，可配合处理全差分抗混置滤波。步骤S3，过采样两对数字信号分别得到输出轨迹信号sinalA与轨迹信号sinalB。步骤S4，处理两个轨迹信号后输出角度th和角速度ω。针对步骤S4的两个轨迹信号的处理，请结合图2，两个轨迹信号的处理包括以下步骤。步骤S5，接收一个中断请求信号IRQ，生成一个恢复载波信号sign、一个带有可调节相位位置的方波信号；该方波信号一方面传入磁阻式旋转变压器的励磁绕组，另一方面通过模数转换为数字信号并通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁阻式旋转变压器的信号处理方法，其用于处理磁阻式旋转变压器(3)的两个输出绕组(9)的两对输出信号，以提高磁阻式旋转变压器(3)的角度th的精度和角速度ω的精度；该信号处理方法包括以下步骤：通过对该两对输出信号的提取获得轨迹信号sinal A与轨迹信号sinal B；处理两个轨迹信号后输出角度th和角速度ω；其特征在于：两个轨迹信号的处理包括以下步骤：接收一个中断请求信号IRQ，生成一个恢复载波信号sign、一个带有可调节相位位置的方波信号；该方波信号一方面传入磁阻式旋转变压器(3)的励磁绕组(8)，另一方面通过模数转换为数字信号并通过过采样影响输出轨迹信号sinal A与轨迹信号sinal B；该方波信号确保该两对输出信号都同步于规定的抖动；根据恢复载波信号sign从轨迹信号sinal A与轨迹信号sinal B中分别提取低频信号；将两个低频信号通过与一个校正值相加、相乘实现偏移与增益的校正得到校正信号cos(θ)与校正信号sin(θ)，还通过对cos(θ)的三角函数运算校正两个校正信号的相位偏差，最终获得电角度周期内的电气角瞬时值th_inc；根据一个机械角零位置参考点信号zero_ref从电气角瞬时值th_inc中获取一个特定角度，将该特定角度转换成相应一个转子位置机械角度th_mech，机械角度th_mech与一个系统角度误差补偿量进行负反馈以产生角度th，角度th经速度计算得到角速度ω。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：文长明，文可，
申请(专利权)人：中工科安科技有限公司，文长明，文可，
类型：发明
国别省市：安徽;34