目前,航天用反作用飛輪大多采用霍爾傳感器或光電碼盤進行測速。但是,霍爾傳感器在反作用飛輪低速運行時精度相對較低,光電編碼器的環(huán)境適應性相對較弱�；诖�,提出了一種使用旋轉變壓器檢測反作用飛輪轉子位置的方法。但如果在現有飛輪控制電路中額外使用旋轉變壓器專用解碼芯片,會導致成本大大提高,故提出了使用控制電路中的FPGA進行解碼的方法。首先,介紹了旋轉變壓器的工作原理,通過求解反三角函數獲得轉子位置。其次,介紹了傳統(tǒng)坐標旋轉數字計算機（Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC）算法。最后,針對傳統(tǒng)CORDIC算法無法求解完整平面角度值問題,提出了一種改進型CORDIC算法求解轉子位置,并給出了一種能夠減少硬件使用資源的全流水線CORDIC陣列結構。通過Modelsim仿真,證明了所提出的方法具有占用資源較少、延遲低、測量精度較高等優(yōu)點,在反作用飛輪測速應用中具有良好前景。 

【文章來源】：導航與控制. 2020,19(03)

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

正余弦旋轉變壓原理圖

1959年,Voder提出了CORDIC算法。1971年,Walther統(tǒng)一了該算法形式。Meyer-Base第一次利用FPGA實現了該算法[10],其主要思想是對初始向量進行一系列特定角度的旋轉從而不斷逼近測量角度。CORDIC解碼算法將復雜的三角函數運算簡化成一系列移位和求和運算,極大地節(jié)約了系統(tǒng)資源,圖2為坐標的旋轉示意圖。如圖2所示,點A(xi, yi)逆時針旋轉θi(-99.9°≤θ≤99.9°)后到點B(xi+1, yi+1),則A、B兩點的坐標變換可以用如下矩陣形式表示

角度預處理模塊把角度變換到 ( 0, π 4 ) 范圍內,避免了算法在 ± π 2 處進行計算,其原理框圖如圖3所示。在進行角度預處理時,將整個二維平面(-π,π)轉換到 ( 0, π 4 ) 。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于FPGA的旋轉變壓器CORDIC解碼算法的研究[J]. 吳洋,郭來功,李桂陽.  測控技術. 2018(02)
[2]基于AD2S1210的旋轉變壓器解碼系統(tǒng)設計[J]. 陳夢民,王艷.  電子設計工程. 2018(03)
[3]基于CORDIC改進算法的NCO設計[J]. 王申卓,胡春林,胡廣垠,徐大誠.  電子技術應用. 2017(03)
[4]Configurable Floating-Point FFT Accelerator on FPGA Based Multiple-Rotation CORDIC[J]. CHEN Jiyang,LEI Yuanwu,PENG Yuanxi,HE Tingting,DENG Ziye.  Chinese Journal of Electronics. 2016(06)
[5]高速高精度固定角度旋轉CORDIC算法的設計與實現[J]. 張朝柱,韓吉南,燕慧智.  電子學報. 2016(02)
[6]CORDIC算法的優(yōu)化及實現[J]. 劉小寧,謝宜壯,陳禾,閆雯,陳冬.  北京理工大學學報. 2015(11)

碩士論文
[1]CORDIC算法的優(yōu)化研究及其硬件實現[D]. 戚芳芳.湖南大學 2012
[2]基于改進CORDIC算法的DDFS和FFT研究與實現[D]. 張劍鋒.國防科學技術大學 2011



本文編號：3016626