磁编码器数字转换器

摘要

本发明公开了一种磁编码器数字转换器，其包括有磁编码器、信号处理器、相敏检测器、前馈信号发生器和状态观测器。信号处理器将磁编码器的输出信号进行幅值调理、模数转换；相敏检测器可根据磁编码器输出信号及状态观测器输出的角度估计值，生成包含相位信息的误差信号；前馈信号发生器根据信号处理器的输出信号，计算出状态观测器所需的前馈角速度值；状态观测器根据上述误差信号和前馈角速度值，解调出被测旋转装置的角度和角速度。本发明可大幅度减小旋转装置连续旋转时解调信号的相位滞后，其解调精度高，抗干扰能力强。

主权项

1.一种磁编码器数字转换器，其特征在于：包括有信号调理器(3)、相敏检测器(4)、前馈信号发生器(5)和状态观测器(6)；信号调理器(3)由调理器(31)和A/D转换器(32)组成；调理器(31)和A/D转换器(32)用于将接收的模拟正弦V_s(t)进行幅值调理、模数转换，输出数字正弦V_s(j)；调理器(31)和A/D转换器(32)用于将接收的模拟余弦V_c(t)进行幅值调理、模数转换，输出数字余弦V_c(j)；相敏检测器(4)由A余弦发生器(41)、B正弦发生器(42)、A乘法器(43)、B乘法器(44)、A加法器(45)组成；A余弦发生器(41)用于产生角度估计值的余弦值B正弦发生器(42)用于产生角度估计值的正弦值A乘法器(43)将接收的数字正弦V_s(j)与余弦值相乘，输出第一中间量；B乘法器(44)将接收的数字余弦V_c(j)与正弦值相乘，输出第二中间量；A加法器(45)用第一中间量减去第二中间量获得在第j时刻的误差E(j)；前馈信号发生器(5)由反正切运算器(51)、B加法器(52)、A状态存储器(53)、C乘法器(54)、D乘法器(55)、C加法器(56)、E乘法器(57)、B状态存储器(58)组成；反正切运算器(51)将接收的数字正弦V_s(j)、数字余弦V_c(j)进行反正切运算，输出旋转装置角度的估计信号B加法器(52)用接收的旋转装置角度的估计信号减去A状态存储器(53)记载的前一时刻j-1的角度的估计信号输出第三中间变量；C乘法器(54)将接收的第三中间变量与采样周期的倒数相乘，输出第四中间变量T表示采样周期；D乘法器(55)将接收的第四中间变量与第一滤波系数α₁相乘，输出第五中间变量；C加法器(56)将接收的第五中间变量与第六中间变量相加，输出前馈角速度值E乘法器(57)依据B状态存储器(58)记载的前一时刻j-1的前馈角速度值与第二滤波系数α₂相乘，输出第六中间变量；状态观测器(6)由角速度观测器模块(601)和角度观测器模块(602)组成；所述角速度观测器模块(601)包括有F乘法器(61)、G乘法器(62)、D加法器(63)、E加法器(64)、C状态存储器(65)；所述的F乘法器(61)内设定有角速度观测器增益系数K_θ；所述角度观测器模块(602)包括有H乘法器(66)、F加法器(67)、D状态存储器(69)、I乘法器(68)、G加法器(610)、E状态存储器(611)；所述的H乘法器(66)内设定有角度观测器增益系数K_ω；F乘法器(61)将接收的误差E(j)与角速度观测器增益系数K_θ相乘，输出第七中间量；G乘法器(62)将接收的第七中间量与采样周期T相乘，输出第八中间量；D加法器(63)依据C状态存储器(65)记载的前一时刻j-1的反馈角速度估计值与第八中间量相加，输出第九中间量；E加法器(64)将前馈信号发生器(5)产生的前馈角速度值与第九中间量相加，输出第j时刻的角速度值H乘法器(66)将接收的误差E(j)与角度观测器增益系数K_ω相乘，输出第十中间量；F加法器(67)依据D状态存储器(69)记载的前一时刻j-1的角速度值与第十中间量相加，输出第十一中间量；I乘法器(68)将接收的第十一中间量与采样周期T相乘，输出第十二中间量；G加法器(610)依据E状态存储器(611)记载的前一时刻j-1的角度估计值与第十二中间量相加，输出第j时刻的角度值$\hat{\theta }\left(j\right).$