一種雙速同步機軸角（位移）高精度測量系統
楊波，陳就
（佛山科學技術學院電子信息科學系，佛山528000）
摘要：基于數字隨動原理，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，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。
關鍵詞：同步電機；數字轉換；雙速處理器
中圖分類號：tm341; tp274 +.5 文獻標志碼：a 文章編號：
o引 言
隨著技術的發展，航空、航天、航海及民用各種控制系統，如雷達定向導航、坐標變換、火炮控制、機床控制系統等，都對軸角（位移）測控系統提出了越來越高的要求。傳統上，單速同步機輸出的摸擬信號由采樣保持電路經a/d轉換成數字信號再由計算器電路進行反三角函數運算處理確定軸角位置，這種開環式的檢測處理方法受到測角元件制造誤差的限制，現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字轉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，該系統電路和同步機一樣能在很寬的溫度、濕度、振動和沖擊環境下正常工作，使雙速同步機可以充分發揮它的作用。
1 系統硬件組成與原理電路
1.1 同步機／數字轉換器原理
同步機到數字轉換原理電路見圖1，主要由scott變壓器、高速數字正、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
設同步機摸擬軸角位置為θ角（轉換器摸擬輸入角），則其輸出信號為：
經scotr變壓器轉換成日角正余弦形式輸出，即
設計數器表示的數字角為審焦，經數字正余弦乘法器得：兩信號經誤差放大器相減，則得：
這個誤差信號經檢相器產生一個與sin(p)成正比的直流誤差信號，經積分器產生一個隨
時間增長的輸出電壓去控制vc0輸出脈沖頻率，可逆計數器進行脈沖累計，當誤差信號大于零，計數器累加；當誤差信號小于零，計數器遞減；從而改變計數器的頻率和計數方向，由于整個系統是數字動系統。
數字正、余弦乘法器是整個電路的核心，結構上完全相同，都由一個乘法形d/a轉換器和一個只讀存儲器rom構成。數字正弦（余弦）乘法器中的d/a轉換器的參考電壓接余弦（正弦）調幅電壓，d/a轉換器的數字輸入端接正弦（余弦）rom的輸出端，rom中存貯0~90度范圍內所有角度正弦（余弦）函數值，每個角度存貯單元由可逆計數器的第三位至lsb的輸出進行尋址，而可逆計數器****兩位控制余弦（正弦）調幅電壓輸入正負極性切換來實現全象限數字角與摸擬角乘積。設計中采用12位d/a轉換器和12位正弦（余弦）rom函數發生器，響應時間達到毫秒級。
為了穩定可靠地讀出計數器輸出數據連續跟蹤輸入軸角的變化，轉換電路設計了數字接口電路，將vc0狀態信號“busy”作為轉換電路標志檢測信號，利用接口控制信號“inhibit”相“enablel”去控制三態輸出緩沖器輸出，實現轉換電路與外部檢測電路或計算機測控系統的連接。
1.2系統硬件組成
雙速同步機軸角（位移）高精度測量系統硬件組成見圖2。
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