旋转变压器解算系统的研究开发

发布时间：2020-09-27 10:46

　　 本论文以某雷达和某吊舱中的旋转变压器位置解算系统研制为背景,针对单、双通道两种不同类型的旋转变压器设计了相应的旋转变压器解码系统。完成了解码系统的总体规划、电路设计、FPGA软件开发以及实验测试,并解决了双通道旋转变压器解码系统中的纠错问题。接下来基于FPGA完成了CORDIC解码算法的设计,并对该算法进行仿真,验证了这种算法的可行性。主要完成的内容如下:1.根据雷达伺服系统中使用的单通道旋转变压器特性,确定单通道旋转变压器解码系统的总体方案。首先完成了系统的核心器件选型以及电路设计,并通过Multisim软件验证了电路设计的可行性;然后对系统的FPGA软件部分进行模块化设计,并借助Modelsim软件对系统软件设计进行仿真验证;最后对单通道旋转变压器解码系统进行实验测试,达到了系统的功能要求。2.根据吊舱伺服系统中使用的双通道旋转变压器特性,设计了双通道旋转变压器解码系统的总体方案。首先针对双通道解码系统中存在的纠错问题进行分析并给出了解决方案;然后完成了对系统的器件选型以及电路设计,并通过Multisim软件对电路设计进行了仿真验证;接下来采用自顶向下的方法对FPGA软件进行设计,并通过Modelsim软件对各个子模块进行了功能仿真;最后对双通道解码系统进行实验测试,满足了系统的功能要求,验证了设计的可行性。3.设计了以CORDIC算法代替专用解码电路的解算方法。首先对CORDIC算法的基本思路和原理做了简单解释;然后详细分析了CORDIC算法的旋转模式和向量模式的推理过程;接下来基于FPGA设计了CORDIC算法的软件实现流程;最后通过Modelsim软件对CORDIC算法进行了功能仿真验证,证明了该算法对于位置解算的可行性。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM383.2
【部分图文】：

第二章 旋转变压器解算系统7图2.2 正余弦旋转变压器原理其中，S1S2为旋转变压器上的定子绕组，Z1Z2、Z3Z4为旋转变压器的转子绕组。在旋转变压器工作时，在 S1S2端加上励磁信号，同时 Z1Z2和 Z3Z4上就能感应到相同频率不同幅值的正弦信号。规定如图 2.2 所示位置为旋转变压器的零位位置，即 Z1Z2与 S1S2平行。设励磁信号的角频率为d ,幅值为dE ，转过的角度为d ，则两转子绕组上的信号可表示为：'12'34sin sinsin cosZ d d dZ d d dU E tU E t (2-1)其中

正余弦旋转变压器信号变化规律

速度更快；而串口方式则能减少出线数量，减小布线难度。根据芯片手册和实际需求硬件电路设计如图 3.5 所示：图3.5 解码电路原理图其中，CLKIN 用作时钟信号的输入，如果使用的是单端时钟信号，只需要接入CLKIN 引脚即可。而如果使用的是晶振或者振荡器，则还需连接 XTALOUT 引脚，AD2S1210 的额定频率输入范围是 6.144MHz 到 10.24MHz，在此本方案选择的是频率为 8.192MHz 的无源晶振；EXC-、EXC+是芯片内部产生的一对差分励磁模拟信号，用于提供给旋转变压器正常工作需要的基准励磁电压；SIN、SINLO、COS、COSLO分别是芯片输入的两对差分模拟信号；VDRIVE决定的是数据输出引脚的工作电压，范围可以在 2.3V 到 5.25V 之间自由选择

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本文编号：2827769