同步機(jī)及旋轉(zhuǎn)變壓器二級
軸角編碼糾錯(cuò)方法
張俊科(國防科技大學(xué))
【摘 要】介紹同步機(jī)及旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變壓器二級軸角編碼糾鍺方法。這種方法可適于任何二級數(shù)字系統(tǒng)。
【主題詞】同步電機(jī)，旋轉(zhuǎn)變壓器．／軸角編碼，糾錯(cuò)
1粗精組合提高精度
利用粗精組合提高精度是廣泛使用的方法。便如常見鐘表的時(shí)針及分針．時(shí)針是粗測．分針是精測；游標(biāo)卡尺測量，主尺是粗測，游標(biāo)尺是精測。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，利用旋轉(zhuǎn)變壓器及同步機(jī)的粗精組合機(jī)構(gòu)如圖1所示。
圖1中n為傳逮比．以前傳速比多為20～30，現(xiàn)在傳速比已提高，如32．64等。傳速比n=20,其意思是粗軸轉(zhuǎn)過1。時(shí)，精軸轉(zhuǎn)過20。；粗軸轉(zhuǎn)過一圈時(shí)．精軸轉(zhuǎn)過20圈。粗精組合的基本思想是利用傳速比放大，而后繼續(xù)測量達(dá)到提高精度的目的。例如軸角o=215．3。,假設(shè)利用單級軸角編碼時(shí)．只能測得準(zhǔn)確到1。則測得結(jié)果為215。。小數(shù)o．3。無法測得。但是粗精組合后．設(shè)傳速比n=20．則粗軸角為215。3。時(shí)，精軸角為215．3。×20=4306。，去掉整圈數(shù)11圈后．余數(shù)為346。，仍然用分辨率為1。的軸角編碼來測量時(shí)，得346。。由于這是被放大20倍而測得的結(jié)果，所以粗精組合時(shí)，應(yīng)縮小20倍，故346�！�20=17．3。。最后粗精讀數(shù)合為一體時(shí)．粗級編碼只測得精級軸角的整圈數(shù)。因精級轉(zhuǎn)一固．粗級轉(zhuǎn)360。÷20=18。，故·粗讀數(shù)為11×18。=198。
·精讀數(shù)為17．3。
·組合讀數(shù)為198。+17．3。=215．3。
可見，經(jīng)過粗精組合，測量的精度提高了。
2粗精組合的糾錯(cuò)
粗精組合法可以達(dá)到提高精度的目的。但是這里要有一個(gè)條件，即要保證粗讀整數(shù)不能有差錯(cuò)．因?yàn)橐坏┐肿x整數(shù)有錯(cuò)，精讀小數(shù)再準(zhǔn)確也是無意義的。
但是由于種種原因，例如旋轉(zhuǎn)變壓器、同步機(jī)誤差，編碼電路的誤差等均會使粗讀整數(shù)產(chǎn)生一個(gè)單位的讀數(shù)誤差。這種誤差發(fā)生于粗讀整數(shù)在二個(gè)刻度的邊界狀態(tài)下，這種誤差或者使粗讀整數(shù)多了一個(gè)“l(fā)”，或者少了一個(gè)“1”。在傳速比n=20的情況下，粗讀整數(shù)差的這個(gè)1,就是i 8。的誤差。顯然這是****不能容許的。通過下面分析可知．盡管編碼器中各個(gè)元器與電路的精度再高．這種誤差也是無法****避免的．它們屬于原理性的誤差，因此必須研究這種誤差是怎樣產(chǎn)生的及其糾正方法。
2．1粗讀整數(shù)
設(shè)粗精軸的傳速比為1：20，這表示將粗級軸角分為20個(gè)刻度，每個(gè)刻度為360。／20=18。．因傳速比為l：20，故粗級軸角每轉(zhuǎn)18。．精級軸角轉(zhuǎn)過360。。圖2示出了粗軸角與精軸角嚴(yán)格對應(yīng)的1青況。粗軸轉(zhuǎn)一大格，精軸轉(zhuǎn)一圈。若將粗級的每一大格又等分四小格，則小格與粗級的1／d圓周對應(yīng)，圖2中用箭頭表示軸角位置。(a)為粗軸轉(zhuǎn)過正好三格又一小格時(shí)．精軸位于90。時(shí)的情況；(b)為粗軸轉(zhuǎn)過了三大格二小格時(shí)．精軸位于l80。時(shí)的情況；(c)為粗軸轉(zhuǎn)過三大格三小格時(shí)，精軸位于270。時(shí)的情況；(d)為粗軸正好轉(zhuǎn)過四大格．精軸位于360。時(shí)的情況。
現(xiàn)在假設(shè)實(shí)際軸角為72。還多一點(diǎn)．可用4×l 8。+△表示，△表示很小的角度．則此時(shí)粗軸讀數(shù)應(yīng)為4,精軸集團(tuán)為△×20．如圖3(a)所示。
應(yīng)該注意到，因?yàn)榇志g是靠傳速比來聯(lián)系的,而粗精軸編碼數(shù)是獨(dú)立的，由于實(shí)際設(shè)備精度受限，編碼中各部分總免不了有一微小誤差，只要有一誤差就有可能產(chǎn)生圖3(b)中的情況。即；實(shí)際粗讀整數(shù)為3，而精讀數(shù)仍然為△×20,其效果如圖3的軸位．這種情況叫做整數(shù)少了一個(gè)1,相當(dāng)于有18。的誤差。
換言之，粗讀整數(shù)本應(yīng)為4,而實(shí)際讀3，這樣在粗精組合時(shí)，本應(yīng)為4×18 。+△=72。+△．而實(shí)際上組合時(shí)為3×18 。+△=54 。+△，所以差了18 。。 
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