高精度自适应数字移相方法研究

发布时间：2022-01-20 22:45

　　针对传统移相方法精度和稳定性不高的问题,提出一种高精度自适应数字移相方法。该方法基于随机逼近算法和有源RC移相电路构建一个闭环控制系统,通过FPGA配置高精度的数字电位器,检测实际输出相位并作为随机逼近算法的观测值,经过多次迭代计算电位器电阻参数,使输出相位值逐步逼近设定相位值。移相精度和稳定性实验结果表明,在数字电位器可调范围内,移相误差不超过±0.3°,同时在至少11 h内移相误差不超过±0.25°,环境温度快速变化约20℃过程中,移相误差不超过±0.3°;实际应用实验表明该方法具有良好的鲁棒性和实用性。该自适应数字移相可为高精度移相提供一种新方法。 

【文章来源】：电子测量与仪器学报. 2020,34(02)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

自适应数字移相控制程序时序对比

为测量自适应数字移相电路的移相精度和稳定性,验证该方法的可行性,搭建了如图10所示的实验装置。该装置包含信号发生电路板、移相电路板、FPGA处理板、示波器、电源、相位计和上位机7个部分。信号发生电路板生成一个频率为1 kHz、幅值大小为2 V±500 mV的交流信号,该信号作为移相前信号,经过移相电路后,移相的相位会被发送到上位机,用于记录数据。同时用相位计测量两路信号的相位差,作为实测移相值,与设定移相值作比较,计算移相的误差。3.1 移相精度测试

AD5235数字电位计可调阻值范围在0～25 kΩ,根据式(2)可计算出移相角度范围大约在0°～-115.04°,测试以5°为间隔,设定23组移相值,每设定一个移相值用相位计测量一次相位差,得到数据如图11所示。图11正方形标记线为设定移相值,三角形标标记线为实测移相值,菱形标记线为移相误差,表示设定移相值与实测移相值之间的差值。从图11可以看出,在数字电位计可调范围内,设定移相值从0°～110°,在此范围内移相误差最大为0.286°和-0.235°,移相误差不超过±0.3°。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于运放的电子电路综合实验项目设计[J]. 侯长波,陈捷,邓志安,郭帅.  实验科学与技术. 2018(02)
[2]基于STC89C52的程控移相器的设计[J]. 孟献仪,杨朔.  电子制作. 2016(23)
[3]基于CPLD的高精度程控移相器[J]. 徐伟,汤莹,杨绪森,行鸿彦.  电子测量技术. 2014(12)
[4]RC移相电路的分析与仿真[J]. 康学福.  电子设计工程. 2014(14)
[5]基于FPGA与MSP430的单相数字移相系统的设计与实现[J]. 黄成,朱亮,肖伟翔.  中国新通信. 2013(17)
[6]一款高精度90°移相器实用电路的设计[J]. 郑振宇,晋芳,鲁永康.  电测与仪表. 2012(02)
[7]一种新型的六位数字移相器的设计[J]. 赵世巍,唐宗熙,张彪.  电子测量与仪器学报. 2010(01)
[8]一种新型数字移相电路的设计[J]. 李莹,李树德,杜瑞林,赵凤花,夏界宁.  大地测量与地球动力学. 2009(02)
[9]基于DSP的超声波电源控制技术的研究[J]. 裴玖玲,屈百达,周鹏.  电子测量技术. 2008(03)
[10]一种精度可调的数字控制移相原理[J]. 朱鹏,邬齐荣,龚敏,胡蓉彬.  现代电子技术. 2007(20)

博士论文
[1]基于随机逼近的数据驱动控制方法研究[D]. 哀微.华南理工大学 2011

硕士论文
[1]一种单交变光场时栅直线位移传感器的研究[D]. 张超.重庆理工大学 2018
[2]程控超低频精密移相器研制[D]. 王骅.哈尔滨工业大学 2009



本文编号：3599662