背靠背感应同步器测角系统的研究

作     者：朱梦龙 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邹继斌

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：组合互比法 误差分离 背靠背感应同步器 误差补偿 测角系统 

摘      要：在各种类型的位置测量装置中，感应同步器被广泛应用于工业领域中。感应同步器的精度是由其自身的误差来确定的，而感应同步器的误差测量通常需要更高精度的测量器件来完成，这无疑对测量器件的精度提出了更高的要求。因此，本文的目的是在无需更高精度的测量设备的情况下，通过合理地误差分离和补偿方法实现感应同步器的高精度测量。 结合感应同步器的实际测量情况，介绍了适合于感应同步器的误差分离方法——组合互比法。组合互比法的形式不止一种，就其两种计算形式进行了论述，分析得到第二种算法是精确的，所求残差平方和最小。为了进一步说明第二种算法的正确性，从最小二乘法的角度推导了第二种算法的由来。同时，为了考虑实际情况下测量误差的引入对误差分离的影响，通过三组不同量级的测量误差仿真，说明了误差分离后的残差与引入的测量误差是具有相关性的，残差是可以反映测量误差大小的。最后，对该算法的精度估算进行了分析。 针对背靠背感应同步器的结构设计做了详细论述。背靠背感应同步器的主要目的是完成误差分离算法——组合互比法。因此，在分析组合互比法的实际运行方式的基础上，提出了适合于算法运行的感应同步器结构。在设计过程中对关键问题进行了分析并给出了解决方案。 针对背靠背感应同步器测角系统的整体电路构建进行了研究。分析了测角系统采用鉴幅工作方式下的运行原理。设计了测角系统的硬件电路和软件部分，从主程序和子程序两方面的设计入手，论述了利用软件实现实时采样角度位置信息和实时输出角度的方法。在前面理论设计的基础上，搭建了测角系统的实验平台，完成了对实验平台的调试，所制作的实验平台可以完成角度位置信息的采集、转换和显示功能。 针对感应同步器存在的误差形式进行了分析，根据其零位误差和细分误差的特点分别建立模型以达到误差拟合的目的。通过仿真实验数据证明了利用误差数据的傅里叶分解所得到的数学模型，可以实现误差的补偿。通过对两台背靠背感应同步器的实际测试，证明误差分离算法和误差补偿模型的正确性。通过合理的误差分离和补偿，在无需更高精度的测量设备的情况下，可实现感应同步器的高精度测量。