一种高精度高速跟踪轴角转换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了轴角转换器领域的一种高精度高速跟踪轴角转换器及其控制方法，包括旋转变压器、模拟信号转换器、参考信号转换器、R/D转换器、分辨率切换增益控制电路与双宽带电路，旋转变压器与参考信号转换器的输入端输入激磁信号，旋转变压器输出端连接模拟信号转换器输入端，模拟信号转换器与参考信号转换器的输出端均连接R/D转换器；分辨率切换增益控制电路输出端与双宽带电路输入端连接，双宽带电路输出端均连接R/D转换器。本发明专利技术采用低分辨率下高速跟踪、高分辨率下精确读数的模式，通过分辨率切换增益控制电路切换R/D转换器的分辨率并且选择带宽组件，并对未选择的带宽组件进行预充电，保证分辨率切换时降低误差和减少稳定时间。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度高速跟踪轴角转换器及其控制方法
本专利技术涉及轴角转换器领域，具体是一种高精度高速跟踪轴角转换器及其控制方法。
技术介绍
轴角转换器电路是伺服系统位置控制的核心单元，主要将模拟的角度信号(旋转变压器信号)转换成并行的数字角度信号，广泛应用于于航天、航空、船舶、兵器、电子等军民用电子领域中。随着整机系统使用要求的不断提高，轴角转换器不仅需要高分辨率来进行精确的位置控制，还需要跟踪速率或稳定时间比在高分辨率模式下允许的值要快，即轴角转换器需要高精度与高速跟踪的性能，但目前轴角转换器只能实现其中一种功能。申请人针对上述需求提出一种高精度高速跟踪轴角转换器，并提出该轴角转换器的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高精度高速跟踪轴角转换器及其控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高精度高速跟踪轴角转换器，包括旋转变压器、模拟信号转换器、参考信号转换器以及R/D转换器，所述旋转变压器与参考信号转换器的输入端输入激磁信号，旋转变压器输出端连接模拟信号转换器输入端，模拟信号转换器与参考信号转换器的输出端均连接R/D转换器；还包括分辨率切换增益控制电路与双宽带电路，所述分辨率切换增益控制电路输出端与双宽带电路输入端连接，双宽带电路包括两个带宽组件，其输出端均连接所述R/D转换器。作为本专利技术的改进方案，带宽组件包括电容Cbw、Cbw/10与电阻Rb，电容Cbw与电阻Rb串联后的两端与电容Cbw/10并联；分辨率切换增益电路5包括运放器N1与N2，其中，运放器N1的同相输入端接地，反相输入端与其中一个带宽组件的一端连接，该带宽组件的另一端连接运放器N1的输出端；另一个带宽组件的一端接地，另一端连接运放器N2的输出端；运放器N2的同相输入端通过电阻R1连接运放器N1的输出端；电阻R2一端接地，另一端通过切换开关连接运放器N2的同相输入端或反相输入端，切换开关受输入信号UP/DN的控制，运放器N2的反相输入端与输出端之间还连接有电阻R3。作为本专利技术的改进方案，所述模拟信号转换器和参考信号转换器均由运算放大器和精密电阻网构成。一种高精度高速跟踪轴角转换器的控制方法，具体步骤如下：S1：旋转变压器输入激磁信号，旋转变压器产生模拟角度信号并输出到模拟信号转换器；然后所述模拟信号转换器隔离模拟角度信号，将其转换为两路正交信号VS、VC，并输入到R/D转换器；同时，参考信号转换器输入激磁信号，所述参考信号转换器隔离变换激磁信号为控制信号VR并输入到R/D转换器；S2：分辨率切换增益控制电路根据R/D转换器的使用状态切换分辨率模式，切换时，分辨率切换增益控制电路选择双宽带电路的其中一个带宽组件，预充电另一个带宽组件到设定电压值；S3：切换完成后，R/D转换器对输入的两路精密正交信号VS和VC进行转换，并通过控制信号VR鉴相，将输入的模拟角度转换为数字角度输出，从而进行RD转换。作为本专利技术的改进方案，所述R/D转换器的使用状态包括跟踪状态与采数状态；当位于跟踪状态时，分辨率切换增益控制电路切换R/D控制器为低分辨率模式；当位于采数状态时，R/D转换器切换为高分辨率模式。作为本专利技术的改进方案，所述R/D转换器对输入的两路正交信号VS、VC转换产生模拟的误差信号，误差信号与激磁电压同时解调后产生直流误差信号，直流误差信号驱动R/D转换器内部的压控振荡器输出计数脉冲，当输出的数字角度与输入的模拟角度等同时，R/D转换器实现RD转换。有益效果：本专利技术的轴角转换器采用低分辨率下高速跟踪、高分辨率下精确读数的使用模式，通过分辨率切换增益控制电路切换R/D转换器的分辨率并且选择带宽组件，并对未选择的带宽组件进行预充电，能够保证分辨率切换时降低误差和减少稳定时间。附图说明图1为本专利技术的电路框图；图2为本专利技术分辨率切换增益控制电路与双宽带电路的连接原理图；图3为本专利技术模拟信号转换器的原理图；图4为本专利技术参考信号转换器的原理图；图5为现有技术中无双带宽电路时轴角转换器的输出波形图；图6为本专利技术使用时轴角转换器的输出波形图。图中：1-旋转变压器；2-模拟信号转换器；3-参考信号转换器；4-R/D转换器；5-分辨率切换增益控制电路；6-双宽带电路。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，一种高精度高速跟踪轴角转换器，包括旋转变压器1、模拟信号转换器2、参考信号转换器3以及R/D转换器4，旋转变压器1与参考信号转换器3的输入端输入激磁信号，旋转变压器1输出端连接模拟信号转换器2输入端，模拟信号转换器2与参考信号转换器3的输出端均连接R/D转换器4；还包括分辨率切换增益控制电路5与双宽带电路6，分辨率切换增益控制电路5输出端与双宽带电路6输入端连接，双宽带电路6包括两个带宽组件，其输出端均连接R/D转换器4。轴角转换器包括具体步骤如下：S1：旋转变压器1输入激磁信号，旋转变压器1产生需要解算的模拟角度信号并输出到模拟信号转换器2。具体地，旋转变压器1是位置控制系统中广泛应用的测量元件，在旋转变压器1定子绕组上施加参考电压(即激磁电压)，其转子上正、余弦绕组分别输出正弦调幅信号，频率等于激磁电压频率，幅值受转角的正余弦函数的调制，即旋转变压器1输出模拟角度信号。模拟信号转换器2可用于隔离模拟角度信号，将其转换为正、余弦信号，即两路精密正交信号VS、VC。如图3所示，模拟信号转换器2由运算放大器和精密电阻网络构成，可实现高阻抗输入。模拟信号转换器2的输出电压VS、VC取决于精密电阻网络RW1，RW1为对电阻Ra、Rb，其中电阻Ra、Rb的精度：±0.1％，电阻阻值比精度：万分之三，电阻温度系数：±25PPM/℃，电阻温度跟踪系数：±5PPM/℃。具体地，输出电压VS、VC的公式为：VS＝-Rb/Ra*VS1-S3，VC＝-Rb/Ra*VS2-S4，其中VS1-S3为VS1、VS3的差分电压，VS2-S4为VS2、VS4的差分电压。同时，参考信号转换器3输入激磁信号，并把输入激磁信号隔离变换为鉴相处理用的控制信号VR。如图4所示，参考信号转换器3同样由运算放大器和精密电阻网络构成。S2：分辨率切换增益控制电路5分析R/D转换器4的使用状态，根据使用状态切换R/D转换器4的分辨率模式，并选择双宽带电路6的其中一个带宽组件，预充电另一个带宽组件到设定电压值。具体地，由于RD转换器中所用压控振荡器的输出频率有限，转换器只能精确跟踪一定速度范围内的轴角变化，而转换器分辨率越高，则跟踪速率只能降低。因此将R/D转换器4的使用状态区分为跟踪状态与采数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度高速跟踪轴角转换器，包括旋转变压器(1)以及R/D转换器(4)，其特征在于，还包括模拟信号转换器(2)、参考信号转换器(3)、分辨率切换增益控制电路(5)与双宽带电路(6)，所述旋转变压器(1)与参考信号转换器(3)的输入端输入激磁信号，旋转变压器(1)输出端连接模拟信号转换器(2)输入端，模拟信号转换器(2)与参考信号转换器(3)的输出端均连接R/D转换器(4)；所述分辨率切换增益控制电路(5)输出端与双宽带电路(6)输入端连接，双宽带电路(6)包括两个带宽组件，其输出端均连接所述R/D转换器(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度高速跟踪轴角转换器，包括旋转变压器(1)以及R/D转换器(4)，其特征在于，还包括模拟信号转换器(2)、参考信号转换器(3)、分辨率切换增益控制电路(5)与双宽带电路(6)，所述旋转变压器(1)与参考信号转换器(3)的输入端输入激磁信号，旋转变压器(1)输出端连接模拟信号转换器(2)输入端，模拟信号转换器(2)与参考信号转换器(3)的输出端均连接R/D转换器(4)；所述分辨率切换增益控制电路(5)输出端与双宽带电路(6)输入端连接，双宽带电路(6)包括两个带宽组件，其输出端均连接所述R/D转换器(4)。


2.根据权利要求1所述的一种高精度高速跟踪轴角转换器，其特征在于，带宽组件包括电容Cbw、Cbw/10与电阻Rb，电容Cbw与电阻Rb串联后的两端与电容Cbw/10并联；分辨率切换增益电路5包括运放器N1与N2，其中，运放器N1的同相输入端接地，反相输入端与其中一个带宽组件的一端连接，该带宽组件的另一端连接运放器N1的输出端；另一个带宽组件的一端接地，另一端连接运放器N2的输出端；运放器N2的同相输入端通过电阻R1连接运放器N1的输出端；电阻R2一端接地，另一端通过切换开关连接运放器N2的同相输入端或反相输入端，切换开关受输入信号UP/DN的控制，运放器N2的反相输入端与输出端之间还连接有电阻R3。


3.根据权利要求1或2所述的一种高精度高速跟踪轴角转换器，其特征在于，所述模拟信号转换器(2)和参考信号转换器(3)均由运算放大器和精密电阻网构成。


4.根据权利要求2所述的一种高精度高速跟踪轴角转换器的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘美珍，高群，周晶，任远杰，王海宁，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十三研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34