摘要：針對控制力矩陀螺框架伺服系統，設計并實現了基于tivis3201f2407的感應同步器測角系統，感應同步器應用連續繞組激磁分段繞組輸出鑒幅工作方式，分析測角系統的誤差以及對控制精度的影響．實驗表明這種基于dsp的高精度測角系統便于實現測角與控制的一體化．可以確保控制力矩陀螺框架系統的動態性能與穩態精度。

    關鍵詞：力矩陀螺；感應同步器；測角系統；永磁同步電動機

    中圖分類號：tm341  文獻標識碼：a  文章編號：1004-7018( 2010) 07-0012-03

    在單框架控制力矩陀螺框架伺服系統中，測角系統的測角精度直按決定著系統的控制精度以及控制力矩陀螺的力矩輸出的平穩性：通常的測角系統中采用的角度傳感器主要有光柵、碼盤、旋轉變壓器、感應同步器等，感應同步器精度高、對安裝精度的要求相對較低，調整方便、對工作環境無特殊要求、運行可靠，日前使用已遍及航天、航空、航海、軍事設備、測量技術以及機械制造等部門。

  文獻[1]分析了幾種基于感應同步器實現測角方案的數學表達式，提出一種單相輸入雙相輸出的倍頻濾波測角新方案，可以采用相位直讀的方式來直接取得電機軸角。文獻[2-3]通過軸角數字轉換芯片ad2s80，應用旋轉變壓器與感應同步器相結合的方式來實現電機軸角的檢測并分析其測量誤差，由于壓控振蕩器****輸出頻率的限制，電機速度的檢測在一定范圍內有效。本文提出了基于tms320lf2407的測角系統實現，并且與控制系統共同采用一個dsp實現了多個控制力矩陀螺外框架伺服系統，既提高了控制系統的精度，同時也實現了系統的數字化和可靠性。

    感應同步器是一種多極感應元件，由于多極結構對誤差起到補償作用，所以感應同步器具有很高的精度。根據其激磁及測角原理，呵以分為單相繞組激磁雙相輸出鑒幅、單相繞組激磁雙相輸出鑒相、雙相繞組激磁單相統組輸出鑒相與雙相繞組激磁單相繞組輸出鑒幅工作方式。由于單相繞組激磁存在的動態誤差可以通過硬件與軟件得到很好的抑制，所以本系統采用單相繞組激磁雙相輸出鑒幅的工作方式。

    在單相繞組加激磁電壓u= umsinw0t時，感應同步器的分段繞組就將產生感應電勢，其中um為激磁信號的幅值，m。為激磁信號的角頻率。那么分段繞組產生的感應電勢瞬時輸出ea、eb：

             

    式中：αd為連續繞組與感應同步器分段繞組中的相導體中心線間的夾角（弧度）。當****耦合磁通鏈瞬時值ψ時，式(1)寫成：

 

    式中，u為連續繞組激磁電壓的瞬時值，在靜態情況得：

            

    設在正弦波激磁u= umsinw0t情況下兩相輸出（有效值表示）：

         

    由式(4)可定義ea和eb為載頻信號，載波頻率即為激磁頻率，感應同步器的兩相輸出與感應同步器轉過的角度及激磁電源的幅值有關，根據兩相輸出的對應關系，ea、eb經過放大濾波電路處理，然后經過采樣保持、ad轉換和dsp處理得到ea和eb，再對其進行反角變換得到當前電角度的測量值。

  

    根據