同步机及旋转变压器二级轴角编码纠错方法
张俊科（国防科技大学）
【摘 要】介绍同步机及旋转转变压器二级轴角编码纠错方法。这种方法可适于任何二级数字系统。
【主题词】同步电机，旋转变压器，轴角编码，纠错
1 粗精组合提高精度
利用粗精组合提高精度是广泛使用的方法。便如常见钟表的时针及分针，时针是粗测，分针是精测；游标卡尺洌量，主尺是粗测，游标尺是精测。在数字控制系统中，利用旋转变压器及同步机的粗精组合机构如图1所示。
图1中n为传速比，以前传速比多为20～30，现在传速比已提高，如326d等。传速比n-20．其意思是粗轴转过时，精轴转过20。粗轴转过一圈时，精轴转过20圈。
粗精组合的基本思想是利用传速比放大，而后继续测量达到提高精度的目的。最后粗精读数合为一体时，粗级编码只测得精级轴角的整圈数。因精级转一圈。故
·粗读数为11×18。=198。
·精读数为17.3。
。组合读数为198。+17.3。=215.3。
可见，经过粗精组合，测量的精度提高了。
2粗精纽合的纠错
粗精组合法可以达到提高精度的目的。但是这里要有一个条件，即要保证粗读整数不能有差错，因为一旦粗读整数有错，精读小数再准确也是无意义的。
但是由于种种原因，例如旋转变压器、同步机误差，编码电路的误差等均会使粗读整数产生一个单位的读数误差。这种误差发生于粗读整数在二个刻度的边界状态下，这种误差或者使粗读整数多了一个“l”，或者少了一个“J”。
在传速比n：20的情况下，粗读整数差的这个1．就是l8度的误差。显然这是****不能容许的。通过下面分析可知．尽管编码器中各个元器与电路的精度再高，这种误差也是无法****避免的，它们属于原理性的误差，因此必须研究这种误差是怎样产生的及其纠正方法。
2.1粗读整数
设粗精轴的传逮比为1：20，这表示将粗级轴角分为20个刻度，因传速比为l：20，故粗级轴角每转18度，精级轴角转过360度。图2示出了粗轴
角与精轴角严格对应的1青况。粗轴转一大格，精轴转一圈。若将粗级的每一大格又等分四小格，则小格与粗级的1／d圆周对应，图2中用箭头表示轴角位置。(a)为粗轴转过正好三大格又一小格时；(b)为粗轴转过了三大格二小格时，精轴位于1 80度时的情况；(c)为粗轴转过三大格三小格时，精轴位于270度时的情况；(d)为粗轴正转过四大格．精轴位于360度时的情况。
如图3(a)所示。
应该注意到，因为粗精之间是靠传速比来联系的．而粗精轴编码数是独立的，由于实际设备精度受限，编码中各部分总免不了有一微小误差，只要有一误差就有可能产生图3(b)中的情况。即实际粗读整数为3，其效果如图3的轴位，这种情况叫做整数少了一个1相当于有1 8度的误差。
换言之，粗读整数应而实际读3
这种情况下，正确读数时，粗读整数本应为3，但由于粗读整数非常接近于d，只要有一微小误差，就会使粗读数变为d，这样真正轴角本应为3×18p，而实际读数为4×18度，这就相差了18度，如图d所示，这种情况叫做多了一个1。
由上述分析容易看出，这种误差是原理性的误差，依靠提高器件电路及电机的精度来达到避免这种误差是不可能的。器件电路及电机精度的提高只会减少产生这种误差的概率。
所谓纠错就是判断粗读整数是否有错，如有错，应加以纠正。
2.2余数比较法
设粗精传速比为n，n-20，****纠错能力。讨论的前提是各种因素所造成的****误差不得大于土1.5度。若大于士1.5度，本纠错方法无能为力。（注意。给定的士4.54的允许误差范围是相当大的）。
因n-20所以粗轴分为20个刻度，每个刻度之间的角度为1 8度。再将每个刻度分四个区间，四个区间对应的余数如表1所示。
由上述分析可见，若用电子计算机来纠错，可根据所在区间及o辄的余数大小来判断纠错。具体纠错规则为
a．当在0。～90。区间时，而OSl的余数为13.5～18度时，则表示粗整数读数少了一个1．应加1。
b．当在270。～360。区间时，而08L的余数为0。N11.5。时，则表示OSL整数读数多了一个1．应减1.
3基本参数设计
已知轴角范围为0。～360。，要求最小刻度为△o，传速比为n，则
a．粗精组合系统总的编码二进制位数n总
b。粗读数的位数n,li为
c．精读数的位数n柏为
d。粗轴编码器ADC的位数n租ADC为
式(d)中-3是因为符号位将360分为8个区间或12个区间，占了三位2是考虑到纠错需要。
e。精轴编码器ADC的位数ADC为
式(5)中-3的理由同式(4)。
日本有关企业开发的用于控制无刷DC（直流）电机的1C(集成电路)，其特性功能归纳起来主要有以下几点：
①带有过电流、防止烧损的保护电路I②具有记忆和测速功能；
③记忆消除后能自动恢复
④使用的电压范围广
⑤输出电流多样化
⑥内藏用于霍尔器件的恒流电源
⑦外部零件少。
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