旋转变压器数据融合与误差补偿的 FPGA 实现

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1、旋转变压器数据融合与误差补偿的FPGA实现郭闯强，倪风雷，陈泓，张飞(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001)RealizationofDataFusionandErrorCompensationforResolversinFPGAGUOChuangqiang，NIFenglei，CHENHong，ZHANGFei(StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)摘要：为提高双通道多极旋转变压器测角系统器精度的要求也越来越高。双通道多

2、极旋转变压的精度，提出了基于查表原理的粗、精通道测角数据器作为高精度角度测量器件，在惯性导航与制导、融合方法。该方法降低了数据融合技术对粗通道旋武器火力控制、大中型数控系统和机器人控制等领转变压器原始测角精度的要求，并针对融合后测角误域得到广泛应用。由于旋转变压器测角系统的精差曲线建立了基于三角函数拟合的误差补偿函数，在度受旋变自身加工精度、安装精度和旋变一数字转换FPGA中实现了数据融合和误差补偿的快速计算，且电路(RDC)精度等因素限制，需要通过标定和软件搭建了双通道多极旋转变压器标定实验平台。补偿的方式进一步提高系统的测角精度L1]。关键词：旋转变压器；数据融合；误差补双通道多极

3、旋转变压器测角信息的软件处理偿；FPGA主要包括粗、精通道数据融合和误差补偿。对于数中图分类号：TM383．2据融合，主要有固定区间法和滑动区间法[3]。精文献标识码：A通道旋转变压器的极数越多，对粗通道测角精度的要求就越高，生产成本就越高，因此，需要对现有的文章编号：1001—2257(2014)07—0003—04Abstract：Toimprovetheangularaccuracyofdu—方法进行改进，降低数据融合的条件限制。对于误差补偿，主要有查表补偿和函数拟合补偿法。al—channelmuhipolarresolvers，anewdatafusion针对上述现有数据融合

4、和误差补偿方法存在method，whichrequireslowerangle—measuringpreci—的不足，提出了一种基于查表原理的数据融合方sionofthecoarse—channelresolver，hasbeenpresen—法，与现有方法相比，降低了对粗通道旋转变压器tedtocombinetheangledatafrombothfineandcoarse原始测角精度的要求；并采用FPGA实现了数据融channelsbasedonthetablelook—uptechnique．Ac—合和基于函数误差补偿的快速计算，满足了实时性cordingtotheresuhin

5、gerrorcurveofanglemeasure—要求。另外，建立了双通道旋转变压器标定平台，mentusingdatafusion，anerrorcompensationfunction并对所提出的方法进行了实验验证。adoptingthetrigonometricfittinghasbeendesigned．Boththedatafusionanderrorcompensationarecom—1双通道旋转变压器工作原理pletedinaFPGA．双通道旋转变压器由粗、精2个通道组成，工作Keywords：resolver；datafusion；errorcorn—原理如图l所示

6、。粗通道激励绕组Z1～Z2和精通pensation；FPGA道激励绕组Z3～z4并联，共用一个激励源。D1～D2和D3～D4分别为粗通道相互正交的2套输出0引言绕组；D5～D6和D7~D8分别为精通道相互正交的2套输出绕组。随着系统控制精度和性能的提高，对角度传感当转子在不同的角度时，定子所切割的磁场强收稿日期：2014—01一O6度不同，故在定子输出绕组上感应出与转子位置成基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(HIT．正余弦关系的电压。设激磁电压为：NSRIF．2015059)；新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET一1O—O058)Ul2一U34一KUmsin(wt)

7、(1)《机械与电子92014(7)·3·压FPGAthete21蚕；啪啪∞0thetethete0there[5D图1双通道旋转变压器工作原理图3数据融合原理则在粗通道和精通道输出绕组上的感应电压字0～7为名义区间标号i。由于RDC一般为二分别为：阶系统，运行过程中测角数据存在动态误差，将theteUD12一Ksin(cot)sinq~(2)_i±AO的阴影区间定义为动态判别区，空白区UD34===KUl啪sin(wt)cos(3)域定义为静态