闭环轴角解算误差分析及精度补偿方法

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1、第35卷第1期航天返回与遥感2014年2月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING97闭环轴角解算误差分析及精度补偿方法李婧康建兵（北京空间机电研究所，北京100094）摘要高精度的光机运动控制对空间光学遥感器的成像品质具有重要意义。旋转变压器是光机运动控制系统的重要角度测量元件之一，提高旋转变压器轴角解算精度对提高光机控制性能有重要作用。文章首先分析了闭环鉴幅式轴角解算原理，其次推导了由于旋变测量信号不完全理想带来的解算误差模型，其误差呈正弦分布，频率为被测信号频率的2倍，幅值与误差系数成

2、正比。并用实验数据证明了误差模型的正确性。最后给出了基于模拟信号的硬件补偿方法和基于数字信号的软件补偿方法。实验证明了补偿措施有效，能将解算误差降低一个数量级。关键词空间光学遥感器控制系统轴角解算误差分析中图分类号:TP732文献标志码:A文章编号:1009-8518(2014)01-0097-06DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2014.01.013AnalysisandCompensationofPositionErrorBasedonLoopTrackingResolver-to-d

3、igitalConverterLIJingKANGJianbing（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractOptic-mechanicalcontrolwithhighprecisionisanimportanttaskforhighqualityofimageinthefieldofspaceopticalremotesensor.Resolverisoneofthemostimportantangular

4、positionmeasuringcomponentsinoptic-mechanicalmotioncontrolsystem.Theprecisionofresolver-to-digitalconverterdirectlyinfluencesoptic-mechanicalcontrolperformance.Thispaperanalysestheprincipleoftrackingloopre-solver-to-digitalconverterfirstly.Furthermoreaposition

5、accuracymodelinvolvingnonidealresolversignalcharacteristicsisdeduced.Themodelhasadistributionofsinewaveandhasafrequencytwiceoftheresolversignals.Theamplitudeofthesinewaveisproportionaltotheerrorcoefficient.Finally,themethodsformini-mizingnonidealresolversignal

6、arediscussedusingsoftwareandhardware.Theexperimentalresultsagreewiththetheoreticalanalysiswell,andprovethatmethodsofcompensationmeasureareeffectiveandtheprecisionisimprovedbyoneorderofmagnitude.Keywordsspaceopticalremotesensor；controlsystem；resolver-to-digital

7、converter；erroranalysis0引言近年来随着对光学遥感器成像品质要求的提高，对遥感器中光机运动控制系统的精度也提出了更高的要求。作为闭环系统的关键元件，角位置传感器的性能直接影响控制系统的工作稳定性、伺服带宽和收稿日期：2013-10-1598航天返回与遥感2014年第35卷[1-2]控制精度等性能指标。目前普遍使用的角度传感器主要有光栅编码器、旋转变压器和感应同步器三[3]种。光栅编码器虽然精度高，体积小，但耐振动和冲击能力差，并且易受到空间辐射作用，所以在有[4]特殊环境要求的航天器产品中应用

8、受限。感应同步器尺寸较大，且输出信号微弱，必须采用模拟电路进行预先放大工作，也使得其使用受到一定限制。而旋转变压器由于其精度高、可靠性好、安装方便等优点，在航天器产品中广为使用。闭环鉴幅式解算抗干扰能力强，美国AD公司的AD2S80等芯片均是[5-6]基于此原理生产的单片集成轴角转化器。它的解算原理是基于理想的旋变输出的正、余弦信号，但是实际上，由于旋变制造