一種雙速同步機軸角（位移）高精度測量系統(tǒng)
楊波，陳就
（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院電子信息科學(xué)系，佛山528000）
摘要：基于數(shù)字隨動原理，研制出一種低成本實用性強并可與計算機接口的高速高精度雙速同步機軸角（位移）高精度測量系統(tǒng)，介紹了其工作原理與硬件電路，以3種齒輪傳動比為例，介紹雙速處理器的工作原理。
關(guān)鍵詞：同步電機；數(shù)字轉(zhuǎn)換；雙速處理器
中圖分類號：tm341; tp274 +.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號：
o引 言
隨著技術(shù)的發(fā)展，航空、航天、航海及民用各種控制系統(tǒng)，如雷達(dá)定向?qū)Ш�、坐�?biāo)變換、火炮控制、機床控制系統(tǒng)等，都對軸角（位移）測控系統(tǒng)提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)上，單速同步機輸出的摸擬信號由采樣保持電路經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再由計算器電路進(jìn)行反三角函數(shù)運算處理確定軸角位置，這種開環(huán)式的檢測處理方法受到測角元件制造誤差的限制，現(xiàn)代的工藝水平只能保證同步機具有2分的分辨率，使得整個系統(tǒng)的分辨率、****精度都非常低，尤其是跟蹤速度非常低，根本無法滿足高速高精度應(yīng)用場合，為了提高測角分辨
率，本文提出一種墓于二階伺服原理的數(shù)字轉(zhuǎn)換電路及雙速處理電路的雙速同步機軸角（位移）高精度測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)電路和同步機一樣能在很寬的溫度、濕度、振動和沖擊環(huán)境下正常工作，使雙速同步機可以充分發(fā)揮它的作用。
1 系統(tǒng)硬件組成與原理電路
1.1 同步機／數(shù)字轉(zhuǎn)換器原理
同步機到數(shù)字轉(zhuǎn)換原理電路見圖1，主要由scott變壓器、高速數(shù)字正、余弦乘法器、誤差放大器、檢相器、積分器、壓控振蕩器vc0、可逆計數(shù)器及邏輯控制電路組成。
在同步機定子繞組上加人參考電壓
設(shè)同步機摸擬軸角位置為θ角（轉(zhuǎn)換器摸擬輸入角），則其輸出信號為：
經(jīng)scotr變壓器轉(zhuǎn)換成日角正余弦形式輸出，即
設(shè)計數(shù)器表示的數(shù)字角為審焦，經(jīng)數(shù)字正余弦乘法器得：兩信號經(jīng)誤差放大器相減，則得：
這個誤差信號經(jīng)檢相器產(chǎn)生一個與sin(p)成正比的直流誤差信號，經(jīng)積分器產(chǎn)生一個隨
時間增長的輸出電壓去控制vc0輸出脈沖頻率，可逆計數(shù)器進(jìn)行脈沖累計，當(dāng)誤差信號大于零，計數(shù)器累加；當(dāng)誤差信號小于零，計數(shù)器遞減；從而改變計數(shù)器的頻率和計數(shù)方向，由于整個系統(tǒng)是數(shù)字動系統(tǒng)。
數(shù)字正、余弦乘法器是整個電路的核心，結(jié)構(gòu)上完全相同，都由一個乘法形d/a轉(zhuǎn)換器和一個只讀存儲器rom構(gòu)成。數(shù)字正弦（余弦）乘法器中的d/a轉(zhuǎn)換器的參考電壓接余弦（正弦）調(diào)幅電壓，d/a轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入端接正弦（余弦）rom的輸出端，rom中存貯0~90度范圍內(nèi)所有角度正弦（余弦）函數(shù)值，每個角度存貯單元由可逆計數(shù)器的第三位至lsb的輸出進(jìn)行尋址，而可逆計數(shù)器****兩位控制余弦（正弦）調(diào)幅電壓輸入正負(fù)極性切換來實現(xiàn)全象限數(shù)字角與摸擬角乘積。設(shè)計中采用12位d/a轉(zhuǎn)換器和12位正弦（余弦）rom函數(shù)發(fā)生器，響應(yīng)時間達(dá)到毫秒級。
為了穩(wěn)定可靠地讀出計數(shù)器輸出數(shù)據(jù)連續(xù)跟蹤輸入軸角的變化，轉(zhuǎn)換電路設(shè)計了數(shù)字接口電路，將vc0狀態(tài)信號“busy”作為轉(zhuǎn)換電路標(biāo)志檢測信號，利用接口控制信號“inhibit”相“enablel”去控制三態(tài)輸出緩沖器輸出，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換電路與外部檢測電路或計算機測控系統(tǒng)的連接。
1.2系統(tǒng)硬件組成
雙速同步機軸角（位移）高精度測量系統(tǒng)硬件組成見圖2。
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