[发明专利]一种旋转变压器测角误差硬件自校正系统和方法

说明书

本发明涉及一种旋转变压器测角误差硬件自校正系统和方法，包括：伺服控制单元、幅值校正单元、相角校正单元、误差表征单元。伺服控制单元用于控制负载按指令角速度稳定旋转。幅值校正单元用以调节旋转变压器输出正余弦信号的幅值，消除幅值误差。相角校正单元用以调节旋变输出正余弦信号的相位差，消除正交误差。旋变误差表征单元给控制伺服控制单元发送指令角速度，对伺服控制器输出的解算角速度进行频谱分析，将二次谐波幅值Amp传送给幅值校正单元和相角校正单元，作为调节幅值校正单元和相角校正单元的依据。本发明适用于旋变的幅值误差和相角误差的校正补偿，可大幅提高旋转变压器的测角精度。

技术领域

本发明涉及一种旋转变压器测角误差硬件自校正系统和方法。

背景技术

旋变可靠性高、具有良好的力热环境适应性，广泛应用于航天高精度测角领域。

旋变使用专用解调芯片通过检波获取两路调幅信号的包络，然后通过解调算法获取角位置信息。理想情况下，检波后的包络信号应是正交的正余弦信号，但是由于旋变输出信号幅值输出不对称、非理想正交、电感谐波、载波参考信号相位偏移等因素，检波后的包络信号往往包含直流偏置、幅度不对称和相位偏移，会引起较大的解调误差。旋变解调误差主要有幅值误差、正交误差和函数误差。幅值误差、正交误差的频率表现为转频的二倍频，而函数误差的主要成分的频率也为转频的二倍频。

综上所述，由旋变输出正余弦信号幅值不一致、非正交及波形畸变(函数误差)导致的，反应在角速度上为转频二倍频的误差是旋变测角误差的主要成分，严重影响了旋变测角精度，进而影响伺服系统控制精度。

现有旋转变压器误差校正补偿方法是使用高精度传感器标定旋转变压器，根据标定值查表补偿，此过程在旋变组件上进行，安装到伺服系统中的旋转变压器误差特性随旋变定转子的相对位置而变化，因而存在较大的补偿误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种旋转变压器测角误差硬件自校正系统和方法，校正由旋变输出正余弦信号幅值不一致、非正交及波形畸变(函数误差)导致的，反应在角速度上为旋变转频二倍频的误差，提高旋变测角精度，进而提升伺服系统控制精度，适用于旋转变压器(简称旋变)的幅值误差和相角误差的校正补偿。

本发明所采用的技术方案是：一种旋转变压器测角误差硬件自校正系统，包括：伺服控制单元、幅值校正单元、相角校正单元、误差表征单元；

所述伺服控制单元包括伺服控制器、伺服电机、负载、旋转变压器和旋变解调器；旋转变压器安装在负载上，旋变解调器输出激励信号sig_jl给旋转变压器，旋转变压器感应出与负载角位置θ相关的正弦绕组输出信号sig_sin和余弦绕组输出信号sig_cos，正弦绕组输出信号sig_sin和余弦绕组输出信号sig_cos经过幅值校正单元和相角校正单元后得到正弦绕组校正输出信号sig_sin_c2和余弦绕组校正输出信号sig_cos_c2传送给旋变解调器；旋变解调器对正弦绕组校正输出信号sig_sin_c2和余弦绕组校正输出信号sig_cos_c2进行解调得到解算角位置θ_RDC，传送给伺服控制器，计算得到解算角速度Vel_RDC；伺服控制器根据误差表征单元输出的指令角速度Vel_zl与解算角速度Vel_RDC之差计算并输出控制电流给伺服电机；伺服电机输出力矩驱动负载跟踪指令角速度Vel_zl；

幅值校正单元调节旋转变压器输出的正余弦绕组输出信号的幅值，消除幅值误差；相角校正单元调节幅值校正单元输出的正余弦绕组输出信号的相位差，消除正交误差；

旋变误差表征单元给控制伺服控制器发送指令角速度，并接收伺服控制器的解算角速度，对解算角速度进行频谱分析，得到二次谐波幅值作为旋变误差大小，将二次谐波幅值Amp传送给幅值校正单元和相角校正单元，作为调节幅值校正单元和相角校正单元的依据。

所述幅值校正单元包括电压跟随器和正向放大器，用于校正由正弦绕组输出信号sig_sin和余弦绕组输出信号sig_cos幅值不一致导致的角度解算误差；