一種單軸框架角度調(diào)整系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種單軸框架角度調(diào)整系統(tǒng)，包括角位置傳感器、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸出模塊、校正網(wǎng)絡(luò)和力矩電機；角位置傳感器實時監(jiān)測單軸框架的角度信息，同時輸出正弦信號和余弦信號，數(shù)字量輸出模塊接收角位置傳感器輸出的信號并將其轉(zhuǎn)化為帶單軸框架角度信息的數(shù)字信號實時輸出；模擬量輸出模塊將角位置傳感器傳輸?shù)恼倚盘栔械膯屋S框架角度信息轉(zhuǎn)化為實時電壓信號后輸入到校正網(wǎng)絡(luò)中；校正網(wǎng)絡(luò)對接收到的實時電壓信號和外部參考電壓信號的差值進(jìn)行解算，得到力矩電機控制信號；力矩電機接收到校正網(wǎng)絡(luò)的力矩電機控制信號后開始工作，帶動單軸框架進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)單軸框架角度的調(diào)整。本發(fā)明增加了對單軸框架角度的實時控制。
【專利說明】一種單軸框架角度調(diào)整系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種單軸框架角度調(diào)整系統(tǒng)，適用于需要對框架轉(zhuǎn)動角度進(jìn)行精確控 制的應(yīng)用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前常用的單軸框架角位置傳感器的使用方法是將角位置傳感器的正-余弦信 號輸出給數(shù)字量輸出模塊，在數(shù)字量輸出模塊中對信號進(jìn)行處理，提取出角度信息后，將含 有角度的數(shù)字量信號給后級的采樣系統(tǒng)使用。
[0003] 隨著對單框架角度精確調(diào)整需要的不斷增強和框架間相對角度控制需要的出現(xiàn)， 目前的單軸框架角位置傳感器單單提供角度信息無法滿足現(xiàn)有需求，因此需要加入控制系 統(tǒng)來實現(xiàn)單軸框架角度的精確調(diào)整。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種單軸框架角度調(diào)整 系統(tǒng)，實現(xiàn)了對單軸框架角度的調(diào)整功能，增加了對單軸框架角度的實時控制，并可將框架 的角度控制在系統(tǒng)要求角度的±10°范圍以內(nèi)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種單軸框架角度調(diào)整系統(tǒng)，包括：角位置傳感器、數(shù) 字量輸出模塊、模擬量輸出模塊、校正網(wǎng)絡(luò)和力矩電機；
[0006] 角位置傳感器固定在單軸框架的軸端，實時監(jiān)測單軸框架的角度信息，同時輸出 正弦信號和余弦信號，所述正弦信號和余弦信號帶有單軸框架的角度信息；
[0007] 數(shù)字量輸出模塊接收角位置傳感器輸出的一路正弦信號和一路余弦信號并將接 收到的正弦信號和余弦信號轉(zhuǎn)化為帶單軸框架角度信息的數(shù)字信號實時輸出；
[0008] 角位置傳感器同時將一路正弦信號輸出給模擬量輸出模塊，模擬量輸出模塊將正 弦信號中的單軸框架角度信息轉(zhuǎn)化為實時電壓信號后輸入到校正網(wǎng)絡(luò)中；
[0009] 校正網(wǎng)絡(luò)同時接收外部參考電壓信號，并對接收到的實時電壓信號和外部參考電 壓信號的差值進(jìn)行解算，得到控制量，控制量經(jīng)歸一化處理得到力矩電機控制信號；
[0010] 力矩電機接收到校正網(wǎng)絡(luò)的力矩電機控制信號后開始工作，帶動單軸框架進(jìn)行轉(zhuǎn) 動，從而實現(xiàn)單軸框架角度的調(diào)整，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的單軸框架角度時，模擬量輸出模塊輸出的 實時電壓信號與外部參考電壓信號相同，矯正網(wǎng)絡(luò)不再輸出力矩電機控制信號，力矩電機 停止工作，完成單框架角度調(diào)整。
[0011] 所述角位置傳感器的轉(zhuǎn)子采用斜槽齒槽設(shè)計。
[0012] 所述模擬量輸出模塊包括：電氣隔離變壓器、相敏解調(diào)電路和放大器；
[0013] 電氣隔離變壓器接收一路帶單軸框架角度信息的正弦信號，完成數(shù)字量輸出模塊 與模擬量輸出模塊的電氣隔尚；
[0014] 相敏解調(diào)電路接收電氣隔離后的正弦信號，在±10°角度范圍內(nèi)，輸出與單軸框 架角度信息成線性比例的雙極性模擬直流電壓并經(jīng)放大器進(jìn)行放大后輸出。
[0015] 所述相敏解調(diào)電路包括帶通濾波器、限幅放大模塊、解調(diào)器和低通濾波器；
[0016] 角位置傳感器輸出的正弦信號經(jīng)過帶通濾波器濾波后與限幅放大后的激磁電壓 基準(zhǔn)信號一起在解調(diào)器中進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信號，解調(diào)信號經(jīng)過低通濾波器后保留直流 部分作為輸出信號輸出。
[0017] 所述數(shù)字量輸出模塊中包括正弦信號接收電路和余弦信號接收電路，
[0018] 其中正弦信號接收電路與模擬輸出模塊的正弦信號接收電路相同，余弦信號接收 電路中包括負(fù)載電阻，且負(fù)載電阻的值與模擬量輸出模塊的負(fù)載值相同，負(fù)載電阻使數(shù)字 量輸出模塊與模擬量輸出模塊的負(fù)載匹配。
[0019] 所述校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為：
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種單軸框架角度調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于包括：角位置傳感器、數(shù)字量輸出模塊、模 擬量輸出模塊、校正網(wǎng)絡(luò)和力矩電機； 角位置傳感器固定在單軸框架的軸端，實時監(jiān)測單軸框架的角度信息，同時輸出正弦 信號和余弦信號，所述正弦信號和余弦信號帶有單軸框架的角度信息； 數(shù)字量輸出模塊接收角位置傳感器輸出的一路正弦信號和一路余弦信號并將接收到 的正弦信號和余弦信號轉(zhuǎn)化為帶單軸框架角度信息的數(shù)字信號實時輸出； 角位置傳感器同時將一路正弦信號輸出給模擬量輸出模塊，模擬量輸出模塊將正弦信 號中的單軸框架角度信息轉(zhuǎn)化為實時電壓信號后輸入到校正網(wǎng)絡(luò)中； 校正網(wǎng)絡(luò)同時接收外部參考電壓信號，并對接收到的實時電壓信號和外部參考電壓信 號的差值進(jìn)行解算，得到控制量，控制量經(jīng)歸一化處理得到力矩電機控制信號； 力矩電機接收到校正網(wǎng)絡(luò)的力矩電機控制信號后開始工作，帶動單軸框架進(jìn)行轉(zhuǎn)動， 從而實現(xiàn)單軸框架角度的調(diào)整，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的單軸框架角度時，模擬量輸出模塊輸出的實 時電壓信號與外部參考電壓信號相同，矯正網(wǎng)絡(luò)不再輸出力矩電機控制信號，力矩電機停 止工作，完成單框架角度調(diào)整。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單軸框架角度傳感器，其特征在于：所述角位置傳感器 的轉(zhuǎn)子采用斜槽齒槽設(shè)計。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單軸框架角度傳感器，其特征在于：所述模擬量輸出模 塊包括：電氣隔離變壓器、相敏解調(diào)電路和放大器； 電氣隔離變壓器接收一路帶單軸框架角度信息的正弦信號，完成數(shù)字量輸出模塊與模 擬量輸出模塊的電氣隔尚； 相敏解調(diào)電路接收電氣隔尚后的正弦信號，在±10°角度范圍內(nèi)，輸出與單軸框架角 度信息成線性比例的雙極性模擬直流電壓并經(jīng)放大器進(jìn)行放大后輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單軸框架角度傳感器，其特征在于：所述相敏解調(diào)電路 包括帶通濾波器、限幅放大模塊、解調(diào)器和低通濾波器； 角位置傳感器輸出的正弦信號經(jīng)過帶通濾波器濾波后與限幅放大后的激磁電壓基準(zhǔn) 信號一起在解調(diào)器中進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信號，解調(diào)信號經(jīng)過低通濾波器后保留直流部分 作為輸出信號輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單軸框架角度傳感器，其特征在于：所述數(shù)字量輸出模 塊中包括正弦信號接收電路和余弦信號接收電路， 其中正弦信號接收電路與模擬輸出模塊的正弦信號接收電路相同，余弦信號接收電路 中包括負(fù)載電阻，且負(fù)載電阻的值與模擬量輸出模塊的負(fù)載值相同，負(fù)載電阻使數(shù)字量輸 出模塊與模擬量輸出模塊的負(fù)載匹配。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單軸框架角度傳感器，其特征在于：所述校正網(wǎng)絡(luò)的傳 遞函數(shù)為：
其中，匕、k2和k3均為傳遞系數(shù)，取值為：匕為0. 1235, k2為0. 7317, k3為0. 2453。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單軸框架角度傳感器，其特征在于：所述校正網(wǎng)絡(luò)輸出 值，即控制量經(jīng)歸一化處理得到力矩電機控制信號；具體為： 若控制量的變化范圍為[0，κ]，則力矩電機控制信號具體為：
式中，PWM為力矩電機控制信號，PWM的范圍為[-50%，50% ]，y為控制量，Κ為控制量 最大值。
【文檔編號】G05D3/14GK104062984SQ201410287005
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】齊力, 孫玉彤, 陳育杰, 干昌明, 郝永勤, 楊震, 魏燕紅 申請人:北京航天控制儀器研究所