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伺服系統(tǒng)膠木手輪旋變激磁的精度測(cè)試

2014/5/27 13:12:51

        某機(jī)載雷達(dá)干擾伺服系統(tǒng)ATE 測(cè)試中,膠木手輪旋變激磁精度的測(cè)試是該系統(tǒng)測(cè)試難點(diǎn)。故采用自整角機(jī)鑒相式工作方式,建立其直角坐標(biāo)系,經(jīng)三角函數(shù)關(guān)系求三相整步繞組中施加激勵(lì)作用下膠木手輪轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電勢(shì)?;虿捎肦DC 旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊,由DC/AC 產(chǎn)生兩路手輪旋變激磁正弦信號(hào)。
        1 膠木手輪激磁信號(hào)的產(chǎn)生
        測(cè)試要求將故障定位到相應(yīng)的內(nèi)場(chǎng)可測(cè)試單元(簡(jiǎn)稱SRU),以滿足內(nèi)場(chǎng)可更換性,故應(yīng)將伺服系統(tǒng)所需激磁信號(hào)在外部DC/AC 模塊加以激勵(lì)。是電流或電壓作乘法運(yùn)算等,可分為電壓型和電流型。電壓型DC/AC 模塊為正交功率振蕩器,是金屬封裝結(jié)構(gòu),輸出3W 功率并有內(nèi)部保護(hù)功能,含振蕩器和功率放大器。振蕩器產(chǎn)生正交信號(hào)V1=Asinωt,其頻率f=1/2πRC,經(jīng)選擇不同的RC 值達(dá)到所需頻率。功放電路完成電流放大和倍壓功能,達(dá)到功率放大,其值V2=2Asinωt。
        2 膠木手輪旋變精度測(cè)試
        2.1 自整角機(jī)鑒相式法
        采用自整角機(jī)鑒相式工作方式測(cè)量手輪旋變激磁精度,其原理為:自膠木手輪整角機(jī)的定子繞組(整步繞組)為三相繞組,在空間以120° 間隔對(duì)稱分布,轉(zhuǎn)子為單相繞相。
        給三相定子繞組施加激勵(lì):設(shè)定轉(zhuǎn)子繞組間的變比為K,若轉(zhuǎn)子處于任意位置,建立直角坐標(biāo)系XOY。則U1、U2、U3 在轉(zhuǎn)子KK' 中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)為:U1=Umsinωt,U2=Umsin(ωt-120o),U3=Umsin(ωt+120o)。UKK' 即為在三相整步繞組中施加激勵(lì)作用下在轉(zhuǎn)子KK'中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)。Um 為常數(shù)時(shí),K 為常數(shù),故輸出電壓UKK' 與U1 相比,在相位上差一個(gè)θ,而各自的幅值和頻率不變,θ 為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角。
        設(shè)可逆計(jì)數(shù)器當(dāng)前字狀態(tài)為φ,高速數(shù)字式正余弦乘法器將V1 乘cosφ,V2 乘sinφ,得:V3 = KE0 sin ωt sin θcos ?, V4 =KE0 sinωtcosθsin?。兩信號(hào)經(jīng)誤差放大器相減后得:KE sin t(sin cos cos sin ) KE sin t sin( )V KE sin t sin cos KE sin t cos sin0 00 0ω θ ? − θ ? = ω θ − ?= ω θ ? − ω θ ? = 誤差經(jīng)相敏解調(diào)器、壓控振蕩器、可逆計(jì)數(shù)器等形成閉環(huán)回路,使sin(θ-φ) 趨近零,可逆計(jì)數(shù)器的字狀態(tài)φ 在轉(zhuǎn)換器的額定精度范圍內(nèi),等于旋轉(zhuǎn)變壓器的軸角θ。
        RDC 轉(zhuǎn)換模塊的電源為±15V、+5V、GND,且電源不能接反,否則損壞器件。BESY:忙信號(hào),該信號(hào)指示轉(zhuǎn)換器輸出的二進(jìn)制數(shù)碼是否有效。膠木手輪BESY 為高電平時(shí),轉(zhuǎn)換器正在進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,此時(shí)輸出數(shù)據(jù)無(wú)效;BESY 為低電平時(shí),轉(zhuǎn)換器內(nèi)部數(shù)據(jù)已穩(wěn)定,輸出數(shù)據(jù)有效。
        數(shù)據(jù)選通ENABLE:該引出角為控制邏輯輸入腿,其功能為外部對(duì)轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)實(shí)行三態(tài)控制。低電平時(shí),轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)占用數(shù)據(jù)總線,高電平時(shí),轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)輸出腿呈三態(tài),器件不占用總線??赏ㄟ^(guò)數(shù)字I/O 保持低電位。數(shù)據(jù)鎖定控制(禁止信號(hào)) INHIBIT:該引出腿為控制邏輯輸入腿,其功能為外部對(duì)轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)實(shí)行鎖存或直通選擇控制。
        膠木手輪高電平時(shí)轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)不鎖存而直接輸出;低電平時(shí),膠木手輪轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)被鎖存,數(shù)據(jù)不更新,但內(nèi)部環(huán)路不中斷,跟蹤始終進(jìn)行。INHIBIT 在內(nèi)部接拉高電阻(器件是否用數(shù)據(jù)總線,何時(shí)輸出取決于ENABLE 狀態(tài))。
        BYTE:位選擇端,是為使轉(zhuǎn)換器可和8 位或16 位數(shù)據(jù)總線連接而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的控制端,轉(zhuǎn)換器與該總線相連時(shí),BYTE 內(nèi)部拉高,轉(zhuǎn)換器可輸出12位或14 位數(shù)據(jù)??蓪⑥D(zhuǎn)換器接到數(shù)字I/O 上,將BYTE 置高位,保證轉(zhuǎn)換器輸出14 位數(shù)據(jù)。
        通過(guò)DC/AC 模塊產(chǎn)生2V/2K 手輪旋變激磁正弦信號(hào)分2 路:
        ① 作為激勵(lì)加到伺服系統(tǒng)控制端作為激磁信號(hào)的輸入;
        ② 作為激勵(lì)加到RDC 轉(zhuǎn)換模塊的RHi 端和RLo 端,Z1~Z4 四路手輪旋變反饋?zhàn)鳛镽DC 轉(zhuǎn)換模塊信號(hào)輸入,由RDC 轉(zhuǎn)換模塊的14 路數(shù)字輸出經(jīng)數(shù)字I/O 輸出到計(jì)算機(jī),觀察2路手輪旋變反饋信號(hào)代表的角度是否正確。
        3 測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        分析與結(jié)論實(shí)際測(cè)試中,通過(guò)系統(tǒng)仿真和實(shí)際應(yīng)用測(cè)試,應(yīng)用自整角機(jī)鑒相式工作方式工藝簡(jiǎn)單,易實(shí)現(xiàn),但測(cè)量精度不高。代入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),若輸入電壓信號(hào)為2V/2K 旋變激磁信號(hào),理論精度高達(dá)±1º。當(dāng)膠木手輪旋過(guò)30° 時(shí),測(cè)得θ 角為34.7°;當(dāng)膠木手輪旋過(guò)45°時(shí),測(cè)得θ 角為47.9°;當(dāng)膠木手輪旋過(guò)60° 時(shí),測(cè)得θ角為56.4°,精度高達(dá)±3º。應(yīng)用旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字模塊測(cè)試精度較高,理論精度可達(dá)±0.1°,以下選用手輪角度旋至 -120.0 子程序,測(cè)試程序從略。

華利膠木手輪
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