基于单向量S变换的旋转变压器解码方法研究
发布时间：2020-08-15 17:19
【摘要】：随着现代化交流伺服电机的广泛应用,交流伺服控制技术已经成为工业自动化的支撑性技术之一。传感器是伺服系统中的重要组成部分,其精确性和可靠性决定伺服系统的性能。旋转变压器作为位移和速度传感器,能够满足恶劣环境和复杂工况条件下的电机转轴角位移和角速度检测,但对其输出的模拟信号进行高精度和低成本解算是一个难题。本文以旋转变压器信号解码为研究对象,提出一种基于单向量S变换(single vector S transform,SVST)的信号解码算法,为旋转变压器信号的软件解码提供一种新的可靠方案。本文根据旋转变压器信号的单频非平稳特点,借鉴不完全S变换只针对主频率点计算特征向量的思路,提出利用SVST提取旋转变压器旋变信号的模包络,为后续解码算法奠定基础。为满足解码的精确性和实时性,首先解决了单向量S变换应用的两个关键问题,即:SVST核函数最优窗宽系数的确定和SVST端部效应的消除。本文通过分析不同窗宽系数对模向量平直性和过渡时间的影响,结合SVST核函数表达式推导出最优窗宽系数与信号时间长度的关系。进而采用叠接舍去法舍弃SVST端部数据,解决其端部效应造成的模包络解算不准的问题。其次根据SVST得到的旋转变压器两路输出信号的模向量,并利用旋转变压器的激励信号与两路输出信号的极性建立判别规则获取象限信息,通过反正切法和角度修正后得到旋转变压器的准确角度值。在此基础上,为验证所提方法的有效性,先用MATLAB仿真软件对论文设计的旋转变压器解码方法在各种工况下的解码精度进行验证。最后,搭建了硬件测试平台,以TMS320F28335DSP芯片作为解码系统的核心,实现所提方法在实际环境中的应用。通过与变频器设定的电机转速结果进行对比,验证了本文方法实际应用的精确性和实时性。本文分别在各类转速工况以及不同信噪比情况下验证了所提方法的有效性,静态测试仿真结果表明,所提方法角度检测的绝对误差小于0.025°;而实物实验结果表明,系统满足实际工况对解码系统的精确性和实时性技术指标。
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM383.2
【图文】：
随着现代化建设的发展，自动化趋势越来越普遍，促进了包括电力电子、计算机技术、电力控制等的飞速发展。与此同时，传感器装置也越趋于成熟，使得伺服控制能广泛地应用于航天、航空、交通等领域。在交流伺服系统中，可将电机分为两类，分别是永磁同步交流电机和感应异步交流电机。其中，永磁同步电机是目前主流之选，主要是因为其具有良好的低速性能，具备调速范围广、效率高等优点。异步交流电机主要用于大功率场合。同时，在伺服系统中，传感器作为系统的输出与控制器之间的桥梁，其作用非常重要，它不仅要精准地测量出系统各个部分的物理量，还需要将输出的物理量反馈给控制器，使之与输入命令进行比较。为了精确地测量永磁同步电机转子的位置信息和转速信息，则要通过安装位置和速度传感器来获取这些信息量。轨道交通、新能源汽车和航空工业是国家发展的战略性产业，也是湖南省的重要支柱产业。伺服系统是这些产业中的核心部分，作为伺服系统的转轴位置和速度传感设备，旋转变压器具有坚固耐用、宽工作温度、抑制共模噪声等优点，能够在严酷环境中稳定工作。如图 1-1 所示，旋转变压器能广泛应用于轨道交通、新能源汽车以及具有严格安全要求的航空等工业领域[1]。
具有理论和实际应用价值。外研究现状变压器解码的分类的旋转变压器解码方法可以通过基于硬件或者基于软件来进行划分码方法的核心是采用专用解码芯片--旋转变压器数字转换芯片(nvertor,RDC)。这种芯片解码精度高，且能够提供旋转变压器所需的法最大的缺点是成本高，一片 RDC 甚至与旋转变压器的价格相当多的研究者寻求低成本的软件解码方法。同时，硬件解码会增加系度，如图 1-2 为一种旋转变压器专用解码芯片，其引脚多达 44 个虑其外围电路和保护电路的合理布置。另外，解码芯片完成解码后口等接口传输给处理器，也会带来一定的延时。故越来越多的研究便和低成本的软件解码方式。
基于单向量 S 变换的旋转变压器解码方法研究14由式(2-31)~(2-32)可得IST的过程如图2-1所示，根据图2-1。其计算步骤如下：(1)对h(n)进行FFT运算，得到H[m]；(2)采用动态测度方法确定关注频率点il ，设i=1；(3)对H[m]循环左移位得到H[m+li]，选取iq 值对H[m+li]加高斯窗运算得到Hq[m+li]；(4)对Hq[m+li]做IFFT运算，得到IST复数向量 ( )iS n ；(5)若i=I，则结束计算，否则令i=i+1，返回步骤(3)。IST的运算量与主要频率点数量相关
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM383.2
【图文】：
随着现代化建设的发展，自动化趋势越来越普遍，促进了包括电力电子、计算机技术、电力控制等的飞速发展。与此同时，传感器装置也越趋于成熟，使得伺服控制能广泛地应用于航天、航空、交通等领域。在交流伺服系统中，可将电机分为两类，分别是永磁同步交流电机和感应异步交流电机。其中，永磁同步电机是目前主流之选，主要是因为其具有良好的低速性能，具备调速范围广、效率高等优点。异步交流电机主要用于大功率场合。同时，在伺服系统中，传感器作为系统的输出与控制器之间的桥梁，其作用非常重要，它不仅要精准地测量出系统各个部分的物理量，还需要将输出的物理量反馈给控制器，使之与输入命令进行比较。为了精确地测量永磁同步电机转子的位置信息和转速信息，则要通过安装位置和速度传感器来获取这些信息量。轨道交通、新能源汽车和航空工业是国家发展的战略性产业，也是湖南省的重要支柱产业。伺服系统是这些产业中的核心部分，作为伺服系统的转轴位置和速度传感设备，旋转变压器具有坚固耐用、宽工作温度、抑制共模噪声等优点，能够在严酷环境中稳定工作。如图 1-1 所示，旋转变压器能广泛应用于轨道交通、新能源汽车以及具有严格安全要求的航空等工业领域[1]。
具有理论和实际应用价值。外研究现状变压器解码的分类的旋转变压器解码方法可以通过基于硬件或者基于软件来进行划分码方法的核心是采用专用解码芯片--旋转变压器数字转换芯片(nvertor,RDC)。这种芯片解码精度高，且能够提供旋转变压器所需的法最大的缺点是成本高，一片 RDC 甚至与旋转变压器的价格相当多的研究者寻求低成本的软件解码方法。同时，硬件解码会增加系度，如图 1-2 为一种旋转变压器专用解码芯片，其引脚多达 44 个虑其外围电路和保护电路的合理布置。另外，解码芯片完成解码后口等接口传输给处理器，也会带来一定的延时。故越来越多的研究便和低成本的软件解码方式。
基于单向量 S 变换的旋转变压器解码方法研究14由式(2-31)~(2-32)可得IST的过程如图2-1所示，根据图2-1。其计算步骤如下：(1)对h(n)进行FFT运算，得到H[m]；(2)采用动态测度方法确定关注频率点il ，设i=1；(3)对H[m]循环左移位得到H[m+li]，选取iq 值对H[m+li]加高斯窗运算得到Hq[m+li]；(4)对Hq[m+li]做IFFT运算，得到IST复数向量 ( )iS n ；(5)若i=I，则结束计算，否则令i=i+1，返回步骤(3)。IST的运算量与主要频率点数量相关
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 黄南天;袁
本文编号：2794413
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2794413.html
