一种基于DSP的旋转变压器解码系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于DSP的旋转变压器解码系统，属于伺服控制领域，该系统由DSP芯片、旋转变压器、激励信号源、信号调理电路和象限判断电路组成，系统采用同步采样和DMA技术实现信号高速采样，采用单向量S变换和ATO算法实现高精度旋转变压器解码算法，本发明专利技术为旋转变压器解码提供了一种低成本、高精度和实时的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP的旋转变压器解码系统
本专利技术属于伺服控制领域，涉及一种基于DSP的旋转变压器解码系统，尤其涉及一种采用TMS320F28335PGFA芯片的DMA技术、单向量S变换和角度跟踪算法的旋转变压器解码系统。
技术介绍
旋转变压器作为一种位置传感器，其精度高、结构坚固、可靠耐用，广泛应用于轨道交通、机器人、飞机等工业领域，但旋转变压器输出信号是模拟信号，从中解算出转轴的位置信息，通常采用专用的解码芯片，这会增加系统成本，降低系统灵活性。利用软件实现旋转变压器解码替代专用解码芯片越来越受到关注，这种方案通过将解码算法嵌入到伺服控制系统，在保证解码精度的同时，几乎不增加硬件成本，但需要对解码方法做精心设计；本专利技术以DSP芯片为核心，结合简单的外部电路，采用强抗干扰的单向量S变换和角度跟踪算法，实现旋转变压器的高精度解码；同时利用DSP芯片的DMA技术，减少DSP芯片CPU开销，保证解码系统的实时性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于DSP的旋转变压器解码系统，用于伺服控制系统的旋转变压器角度解算，降低系统成本，提高解码精度和实时性。本专利技术所述的一种基于DSP的旋转变压器解码系统，包括DSP芯片、旋转变压器、激励信号源、信号调理电路和象限判断电路，所述DSP芯片为TMS320F28335PGFA，DSP芯片的引脚GPIO20和GPIO21分别连接象限判断电路的输出信号qs和qc，DSP芯片的ADC通道ADCINA0和ADCINB0分别连接信号调理电路的输出信号和本专利技术所述的象限判断电路的3路输入信号分别为激励信号源输出信号ue，旋转变压器输出正弦信号us和余弦信号uc，象限判断电路的2路输出信号分别为qs和qc，所述象限判断电路由3个过零比较器和2个异或电路组成，us，ue和uc分别输入过零比较器1、过零比较器2和过零比较器3，过零比较器1和过零比较器2的输出端分别连接异或电路1的2个输入端，异或电路1的输出信号qs连接DSP芯片引脚GPIO20，过零比较器2和过零比较器3的输出端分别连接异或电路2的2个输入端，异或电路2的输出信号qc连接DSP芯片引脚GPIO21。本专利技术所述的DSP芯片的ADC通道ADCINA0和ADCINB0分别连接信号调理电路的输出信号和DSP芯片采集信号和包括如下步骤：S1：启动ADC同步采样通道ADCINA0和ADCINB0，进入步骤S2；S2：判断采样是否完成，若是则进入步骤S3，否则等待；S3：启动DMA进行数据传输，所述DMA是指DSP芯片的直接存储器访问技术，进入步骤S4；S4：判断暂存标志fm是否等于0，若是则进入步骤S5，否则进入步骤S7；S5：将采集的数据传输至数据缓冲区0，进入步骤S6；S6：令fm＝1，进入步骤S9；S7：将采集的数据传输至数据缓冲区1，进入步骤S8；S8：令fm＝0，进入步骤S9；S9：判断DMA传输是否完成，若是则进入步骤S10，否则等待；S10：进入DMA中断，执行旋转变压器解码算法。本专利技术所述的DSP芯片完成旋转变压器解码算法，求解出旋转变压器转动角度，所述旋转变压器解码算法包括如下步骤：T1：对采集的数据序列和分别求单向量S变换，得到模包络序列和其中n＝0，1，2，...，N-1，进入步骤T2；T2：采用如下公式计算角度差序列Δθ(n)：进入步骤T3；T3：判断Δθ(n)是否小于et，所述et为预设的误差容限，其设置范围为0.01～0.0001，若是则进入步骤T5，否则进入步骤T4；T4：令θ(n)＝θ(n)+Δθ(n)，返回步骤T2；T5：判断θ(n)是否处于象限1，若是则进入步骤T11，否则进入步骤T6；T6：判断θ(n)是否处于象限2，若是则进入步骤T7，否则进入步骤T8；T7：令θ(n)＝180-θ(n)，进入步骤T1l；T8：判断θ(n)是否处于象限3，若是则进入步骤T9，否则进入步骤T10；T9：令θ(n)＝180+θ(n)，进入步骤T11；T10：令θ(n)＝360-θ(n)，进入步骤T11；T11：输出角度序列θ(n)。本专利技术所述的DSP芯片检测象限判断电路的2路输出信号qs和qc，并利用这2路信号判断旋转变压器转轴位置所处象限，DSP芯片采用如下步骤实现象限判断：P1：根据检测信号qs和qc的状态组合成二进制变量qx，进入步骤P2；P2：判断qx是否等于00b，其中b表示二进制数值，若是则进入步骤P3，否则进入步骤P4；P3：令象限值Qu＝1，进入步骤P9；P4：判断qx是否等于01b，若是则进入步骤P5，否则进入步骤P6；P5：令象限值Qu＝2，进入步骤P9；P6：判断qx是否等于11b，若是则进入步骤P7，否则进入步骤P8；P7：令象限值Qu＝3，进入步骤P9；P8：令象限值Qu＝4，进入步骤P9；P9：输出象限值Qu。本专利技术的有益效果是，通过提供一种基于DSP的旋转变压器解码系统，只需在DSP芯片外部增加简单的信号调理和象限判断电路，结合DSP内部的解码算法，就可实现旋转变压器的实时高精度解码。附图说明图1为本专利技术的系统整体框图。图2为本专利技术的象限判断电路原理图。图3为本专利技术的信号采集流程图。图4为本专利技术的旋转变压器解码算法流程图。图5为本专利技术的象限判断方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施实例进行阐述，需要说明的是，优选实施实例是为了进一步说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。图1为本专利技术的系统整体框图，所述的一种基于DSP的旋转变压器解码系统，包括DSP芯片、旋转变压器、激励信号源、信号调理电路和象限判断电路，所述DSP芯片为TMS320F28335PGFA，DSP芯片的引脚GPIO20和GPIO21分别连接象限判断电路的输出信号qs和qc，DSP芯片的ADC通道ADCINA0和ADCINB0分别连接信号调理电路的输出信号和图2为本专利技术的象限判断电路原理图，其3路输入信号分别为激励信号源输出信号ue，旋转变压器输出正弦信号us和余弦信号uc，象限判断电路的2路输出信号分别为qs和qc，所述象限判断电路由3个过零比较器和2个异或电路组成，us，ue和uc分别输入过零比较器1、过零比较器2和过零比较器3，过零比较器1和过零比较器2的输出端分别连接异或电路1的2个输入端，异或电路1的输出信号qs连接DSP芯片引脚GPIO20，过零比较器2和过零比较器3的输出端分别连接异或电路2的2个输入端，异或电路2的输出信号qc连接DSP芯片引脚GPIO21。本专利技术所述的信号调理电路由电压偏置电路和比例运算电路组成，作用是将旋转变压器的双极性电压信号转换为0～3V之间的电压信号，以满足DSP芯片的ADC通道对输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DSP的旋转变压器解码系统，包括DSP芯片、旋转变压器、激励信号源、信号调理电路和象限判断电路，其特征在于，所述DSP芯片为TMS320F28335PGFA，DSP芯片的引脚GPIO20和GPIO21分别连接象限判断电路的输出信号q

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的旋转变压器解码系统，包括DSP芯片、旋转变压器、激励信号源、信号调理电路和象限判断电路，其特征在于，所述DSP芯片为TMS320F28335PGFA，DSP芯片的引脚GPIO20和GPIO21分别连接象限判断电路的输出信号qs和qc，DSP芯片的ADC通道ADCINA0和ADCINB0分别连接信号调理电路的输出信号和


2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的旋转变压器解码系统，其象限判断电路的3路输入信号分别为激励信号源输出信号ue，旋转变压器输出正弦信号us和余弦信号uc，象限判断电路的2路输出信号分别为qs和qc，其特征在于，所述象限判断电路由3个过零比较器和2个异或电路组成，us，ue和uc分别输入过零比较器1、过零比较器2和过零比较器3，过零比较器1和过零比较器2的输出端分别连接异或电路1的2个输入端，异或电路1的输出信号qs连接DSP芯片引脚GPIO20，过零比较器2和过零比较器3的输出端分别连接异或电路2的2个输入端，异或电路2的输出信号qc连接DSP芯片引脚GPIO21。


3.根据权利要求1所述的一种基于DSP的旋转变压器解码系统，其DSP芯片的ADC通道ADCINA0和ADCINB0分别连接信号调理电路的输出信号和其特征在于，DSP芯片采集信号和包括如下步骤：
S1：启动ADC同步采样通道ADCINA0和ADCINB0，进入步骤S2；
S2：判断采样是否完成，若是则进入步骤S3，否则等待；
S3：启动DMA进行数据传输，所述DMA是指DSP芯片的直接存储器访问技术，进入步骤S4；
S4：判断暂存标志fm是否等于0，若是则进入步骤S5，否则进入步骤S7；
S5：将采集的数据传输至数据缓冲区0，进入步骤S6；
S6：令fm＝1，进入步骤S9；
S7：将采集的数据传输至数据缓冲区1，进入步骤S8；
S8：令fm＝0，进入步骤S9；
S9：判断DMA传输是否完成，若是则进入步骤S10，否则等待；
S10：进入DMA中断，执行旋转变压器解码算法。

【专利技术属性】
技术研发人员：易吉良，周雪纯，李中启，李军军，余岳，张晋，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43