【摘要】：隨著現(xiàn)代化交流伺服電機(jī)的廣泛應(yīng)用,交流伺服控制技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化的支撐性技術(shù)之一。傳感器是伺服系統(tǒng)中的重要組成部分,其精確性和可靠性決定伺服系統(tǒng)的性能。旋轉(zhuǎn)變壓器作為位移和速度傳感器,能夠滿足惡劣環(huán)境和復(fù)雜工況條件下的電機(jī)轉(zhuǎn)軸角位移和角速度檢測(cè),但對(duì)其輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行高精度和低成本解算是一個(gè)難題。本文以旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)解碼為研究對(duì)象,提出一種基于單向量S變換(single vector S transform,SVST)的信號(hào)解碼算法,為旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)的軟件解碼提供一種新的可靠方案。本文根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)的單頻非平穩(wěn)特點(diǎn),借鑒不完全S變換只針對(duì)主頻率點(diǎn)計(jì)算特征向量的思路,提出利用SVST提取旋轉(zhuǎn)變壓器旋變信號(hào)的模包絡(luò),為后續(xù)解碼算法奠定基礎(chǔ)。為滿足解碼的精確性和實(shí)時(shí)性,首先解決了單向量S變換應(yīng)用的兩個(gè)關(guān)鍵問題,即:SVST核函數(shù)最優(yōu)窗寬系數(shù)的確定和SVST端部效應(yīng)的消除。本文通過分析不同窗寬系數(shù)對(duì)模向量平直性和過渡時(shí)間的影響,結(jié)合SVST核函數(shù)表達(dá)式推導(dǎo)出最優(yōu)窗寬系數(shù)與信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度的關(guān)系。進(jìn)而采用疊接舍去法舍棄SVST端部數(shù)據(jù),解決其端部效應(yīng)造成的模包絡(luò)解算不準(zhǔn)的問題。其次根據(jù)SVST得到的旋轉(zhuǎn)變壓器兩路輸出信號(hào)的模向量,并利用旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵(lì)信號(hào)與兩路輸出信號(hào)的極性建立判別規(guī)則獲取象限信息,通過反正切法和角度修正后得到旋轉(zhuǎn)變壓器的準(zhǔn)確角度值。在此基礎(chǔ)上,為驗(yàn)證所提方法的有效性,先用MATLAB仿真軟件對(duì)論文設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼方法在各種工況下的解碼精度進(jìn)行驗(yàn)證。最后,搭建了硬件測(cè)試平臺(tái),以TMS320F28335DSP芯片作為解碼系統(tǒng)的核心,實(shí)現(xiàn)所提方法在實(shí)際環(huán)境中的應(yīng)用。通過與變頻器設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了本文方法實(shí)際應(yīng)用的精確性和實(shí)時(shí)性。本文分別在各類轉(zhuǎn)速工況以及不同信噪比情況下驗(yàn)證了所提方法的有效性,靜態(tài)測(cè)試仿真結(jié)果表明,所提方法角度檢測(cè)的絕對(duì)誤差小于0.025°;而實(shí)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)滿足實(shí)際工況對(duì)解碼系統(tǒng)的精確性和實(shí)時(shí)性技術(shù)指標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM383.2
【圖文】：

隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，自動(dòng)化趨勢(shì)越來越普遍，促進(jìn)了包括電力電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力控制等的飛速發(fā)展。與此同時(shí)，傳感器裝置也越趨于成熟，使得伺服控制能廣泛地應(yīng)用于航天、航空、交通等領(lǐng)域。在交流伺服系統(tǒng)中，可將電機(jī)分為兩類，分別是永磁同步交流電機(jī)和感應(yīng)異步交流電機(jī)。其中，永磁同步電機(jī)是目前主流之選，主要是因?yàn)槠渚哂辛己玫牡退傩阅埽邆湔{(diào)速范圍廣、效率高等優(yōu)點(diǎn)。異步交流電機(jī)主要用于大功率場(chǎng)合。同時(shí)，在伺服系統(tǒng)中，傳感器作為系統(tǒng)的輸出與控制器之間的橋梁，其作用非常重要，它不僅要精準(zhǔn)地測(cè)量出系統(tǒng)各個(gè)部分的物理量，還需要將輸出的物理量反饋給控制器，使之與輸入命令進(jìn)行比較。為了精確地測(cè)量永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息和轉(zhuǎn)速信息，則要通過安裝位置和速度傳感器來獲取這些信息量。軌道交通、新能源汽車和航空工業(yè)是國家發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，也是湖南省的重要支柱產(chǎn)業(yè)。伺服系統(tǒng)是這些產(chǎn)業(yè)中的核心部分，作為伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸位置和速度傳感設(shè)備，旋轉(zhuǎn)變壓器具有堅(jiān)固耐用、寬工作溫度、抑制共模噪聲等優(yōu)點(diǎn)，能夠在嚴(yán)酷環(huán)境中穩(wěn)定工作。如圖 1-1 所示，旋轉(zhuǎn)變壓器能廣泛應(yīng)用于軌道交通、新能源汽車以及具有嚴(yán)格安全要求的航空等工業(yè)領(lǐng)域[1]。

具有理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。外研究現(xiàn)狀變壓器解碼的分類的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼方法可以通過基于硬件或者基于軟件來進(jìn)行劃分碼方法的核心是采用專用解碼芯片--旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片(nvertor,RDC)。這種芯片解碼精度高，且能夠提供旋轉(zhuǎn)變壓器所需的法最大的缺點(diǎn)是成本高，一片 RDC 甚至與旋轉(zhuǎn)變壓器的價(jià)格相當(dāng)多的研究者尋求低成本的軟件解碼方法。同時(shí)，硬件解碼會(huì)增加系度，如圖 1-2 為一種旋轉(zhuǎn)變壓器專用解碼芯片，其引腳多達(dá) 44 個(gè)慮其外圍電路和保護(hù)電路的合理布置。另外，解碼芯片完成解碼后口等接口傳輸給處理器，也會(huì)帶來一定的延時(shí)。故越來越多的研究便和低成本的軟件解碼方式。

基于單向量 S 變換的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼方法研究14由式(2-31)~(2-32)可得IST的過程如圖2-1所示，根據(jù)圖2-1。其計(jì)算步驟如下：(1)對(duì)h(n)進(jìn)行FFT運(yùn)算，得到H[m]；(2)采用動(dòng)態(tài)測(cè)度方法確定關(guān)注頻率點(diǎn)il ，設(shè)i=1；(3)對(duì)H[m]循環(huán)左移位得到H[m+li]，選取iq 值對(duì)H[m+li]加高斯窗運(yùn)算得到Hq[m+li]；(4)對(duì)Hq[m+li]做IFFT運(yùn)算，得到IST復(fù)數(shù)向量 ( )iS n ；(5)若i=I，則結(jié)束計(jì)算，否則令i=i+1，返回步驟(3)。IST的運(yùn)算量與主要頻率點(diǎn)數(shù)量相關(guān)

【參考文獻(xiàn)】

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1 黃南天;袁

本文編號(hào)：2794413