基于RDC的感应同步器测角系统设计与实现

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1、2013年8月第33卷第4期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementAug．，2013V01．33，No。4文章编号：1000—7202(2013)04—0001—03中图分类号：TM932文献标识码：A基于RDC的感应同步器测角系统设计与实现刘丽艳张新磊寇淑辉唐声权(北京航天计量测试技术研究所，北京100076)摘要对基于RDC(轴角转换器)的感应同步器测角系统的方案进行了设计与工程实现。利用高度集成的RDC，不仅简化了测角系统的设计结

2、构，而且还提高了测角系统的可靠性，降低了转台的生产成本。关键词轴角一数字转换器感应整步机测角系统转台TheDesignandUtilizationofInductosynAngularTestingSystemBasedonRDCLIULi·yanZHANGXin-leiKOUShu—huiTANGSheng—quan．(BeijingAerospaceInstituteforMetrologyandMeasurementTechnology，Bering100076)AbstractThesc

3、hemeofinductosynangularmeasurementsystembasedonRDC(Resolver-to-Digit—alConverter)isdesignedandutilized．Byutilizingthecompletemonolithicresolver-to—digitalconverter，thestructureofangularmeasurementsystemissimplified，itsreliabilityisimproved，andthecost

4、oftableiSreduced．KeywordsResolver—to-digitalconverterInductosynAngularmeasurementsystemTable1引言转台是目前惯导行业中应用比较广泛的一种测试设备，主要用于陀螺测试，惯导系统标定及姿态仿真。测角系统是精密测试转台的关键环节，它的准确度决定整个转台的测量准确度⋯。随着航空航天领域内高科技的惯导仪器组件的发展，其测试条件要求越来越接近真实使用环境，其中，高低温环境下性能指标的测试越来越重要，而且测试的温度范围越

5、来越宽，这就给测试转台的研制提出了更高的要求。目前，中国市场上编码器最宽的工作范围为一40℃一+85℃，国外生产的高准确度、宽温的编码器价格非常昂贵，且国内进口受到了严格的限制。而国内生产的感应同步器结构简单、稳定性好、抗干扰能力强，且工作范围可以达到一60℃一+1000C。因此，利用现有基础，有针对性、有目标的提高转台测角技术的基础研制能力，自主发展其中的关键技术和综合性能是十分必要的。2测角系统的设计方案2．1测角系统的原理结构在测角系统中感应同步器采用了单相激磁，双相输出的鉴幅模式‘2‘。

6、测角系统的核心处理芯片收稿日期；2012—08一08，修国日期：2012—09—03作者简介：刘丽艳(1976-)，女，高级工程师，硕士，主要研究方向：惯性器件测试设备及测试方法研究。宇航计测技术2013筵采用了AD公司的轴角转换器(RDC)，再经过硬件的细分，软件的数据处理得到转台的角位置。测角系统的工作原理是外部提供精准的时钟给轴角转换器，转换器可输出差分的正弦信号，经过滤波、无失真功率放大，然后对感应同步器的转子进行激磁，感应同步器的定子感应输出两路信号。该两路信号与激磁信号同相或反相，幅

7、值分别对应电气输出角的正、余弦。两路信号经过前置放大器反馈给轴角转换器，在转换器内部进行数据预处理，输出角位置信号的二进制码。轴角转换器与DSP间的接口目前采用SPI总线，在FPGA内部对转换器的时钟、复位、部分控制信号进行处理。测角系统的工作原理框图如图1所示。图1感应同步器测角系统的工作原理框图2．2RDC工作原理在该测角系统中，用于数据处理的核心芯片是高度集成的轴角转换器∞J。该转换器可进行分辨力设置，最高为0．05”；具有高达3125rps的跟踪速度；与感应同步器组合可以仿真增量式编码器

8、；芯片上具有可编程的正弦振荡器，输出频率可调的正弦差分信号，用于感应同步器的转子激磁；具有并行、串行接口，兼容DSP和SPI接口标准；模拟差分输入；具有Ⅱ型闭环跟踪系统，可实时进行系统故障检测，并可对故障检测阈值进行编程；速度及位置为二进制编码输出；单+5V供电；外围电路设计简单。RDC功能框图如图2所示。2．3前置放大器的设计感应同步器输出的感应电压信号很微弱，其幅值一般是mV级。因此，必须将此微弱电压信号进行放大。为了达到数字信号处理电路对信号幅值和相位的要求，对前置放大电路的设计要求非常苛