同步機及旋轉變壓器二級

  軸角編碼糾錯方法

    張俊科(國防科技大學)

    【摘  要】介紹同步機及旋轉轉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字系統。

    【主題詞】同步電機，旋轉變壓器．／軸角編碼，糾錯

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。便如常見鐘表的時針及分針．時針是粗測．分針是精測；游標卡尺測量，主尺是粗測，游標尺是精測。在數字控制系統中，利用旋轉變壓器及同步機的粗精組合機構如圖1所示。

     圖1中n為傳逮比．以前傳速比多為20～30，現在傳速比已提高，如32．64等。傳速比n=20,其意思是粗軸轉過1。時，精軸轉過20^。；粗軸轉過一圈時．精軸轉過20圈。粗精組合的基本思想是利用傳速比放大，而后繼續測量達到提高精度的目的。例如軸角o=215．3^。,假設利用單級軸角編碼時．只能測得準確到1^。則測得結果為215^。。小數o．3^。無法測得。但是粗精組合后．設傳速比n=20．則粗軸角為215。3^。時，精軸角為215．3^。×20=4306^。，去掉整圈數11圈后．余數為346。，仍然用分辨率為1。的軸角編碼來測量時，得346^。。由于這是被放大20倍而測得的結果，所以粗精組合時，應縮小20倍，故346。÷20=17．3。。最后粗精讀數合為一體時．粗級編碼只測得精級軸角的整圈數。因精級轉一固．粗級轉360^。÷20=18^。，故·粗讀數為11×18^。=198。

    ·精讀數為17．3。

    ·組合讀數為198^。+17．3^。=215．3。

    可見，經過粗精組合，測量的精度提高了。

2粗精組合的糾錯

    粗精組合法可以達到提高精度的目的。但是這里要有一個條件，即要保證粗讀整數不能有差錯．因為一旦粗讀整數有錯，精讀小數再準確也是無意義的。

    但是由于種種原因，例如旋轉變壓器、同步機誤差，編碼電路的誤差等均會使粗讀整數產生一個單位的讀數誤差。這種誤差發生于粗讀整數在二個刻度的邊界狀態下，這種誤差或者使粗讀整數多了一個“l”，或者少了一個“1”。在傳速比n=20的情況下，粗讀整數差的這個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生的及其糾正方法。

2．1粗讀整數

    設粗精軸的傳速比為1：20，這表示將粗級軸角分為20個刻度，每個刻度為360。／20=18。．因傳速比為l：20，故粗級軸角每轉18。．精級軸角轉過360。。圖2示出了粗軸角與精軸角嚴格對應的1青況。粗軸轉一大格，精軸轉一圈。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，圖2中用箭頭表示軸角位置。(a)為粗軸轉過正好三格又一小格時．精軸位于90。時的情況；(b)為粗軸轉過了三大格二小格時．精軸位于l80。時的情況；(c)為粗軸轉過三大格三小格時，精軸位于270。時的情況；(d)為粗軸正好轉過四大格．精軸位于360^。時的情況。

    現在假設實際軸角為72。還多一點．可用4×l 8。+△表示，△表示很小的角度．則此時粗軸讀數應為4,精軸集團為△×20．如圖3(a)所示。

   應該注意到，因為粗精之間是靠傳速比來聯系的,而粗精軸編碼數是獨立的，由于實際設備精度受限，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生圖3(b)中的情況。即；實際粗讀整數為3，而精讀數仍然為△×20,其效果如圖3的軸位．這種情況叫做整數少了一個1,相當于有18^。的誤差。

    換言之，粗讀整數本應為4,而實際讀3，這樣在粗精組合時，本應為4×18^。+△=72。+△．而實際上組合時為3×18^。+△=54^。+△，所以差了18^。。