基于FPGA的旋转变压器解码算法研究与系统设计

微电机　2007年　第40卷　第12期(总第168期

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中图分类号:TM38312　　　　　　文献标识码:A　　　　　　文章编号:100126848(2007)1220048204

基于FPGA的旋转变压器解码算法研究与系统设计

刘柏林,廖　勇,何志明

(重庆大学电气工程学院,重庆　400044)

摘　要:大规模集成电路近年的发展开辟了计算复杂的科学算法的硬件实现新领域,包括被称

为坐标旋转数字算法(CORDIC)的一组移位和求和的算法。基于CORDIC算法的基础上,针对传统的旋转变压器解码算法中解码算法复杂、周期长的缺点,提出了一种旋转变压器解码全硬件算法实现的方案。利用移位寄存器和加法器实现解码算法,,具有算法速度快和精度高的特点。使用所提出的新解码方案,。试验结果证明了这种基于FPGA。关键词:角度测量;;to2ditalAlgorithmandConversionSystemDesignedwithFPGA

LIUBo2lin,LIAOYong,HEZhi2ming(ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)

ABSTRACT:Inthispaper,anewmethodofresolversignal2processingalgorithmisintroducedwhichisadevelopmentofCORDICalgorithm.

ItovercomesthedrawbackofclassicalCORDICalgorithmwhich

Thenewalgorithmcom2

requiresscalefactorcompensationismoresuitableinthehardwareimplement.

pareswiththesoftwarewayCanreduceoperationtime.Usesthisalgorithmbuildthedecodingsystemex2perimentalresulttoindicate,thenewmethodsdesignrotarytransformerdecodingsystemhasthegoodperformance,especiallythehighspeedcharacteristic,canadaptunderthehighspeedhighaccuracyde2coding.

KEYWORDS:Angle2measuring;Resolver;Decode;Experiment

0　引　言

在各种交直流伺服系统中常常需要进行位置测量,常用的测量工具为光电码盘和旋转变压器。光电编码器虽有其优点,但动片与定片之间的间隙很小,当环境状况,如温度、湿度、振动、冲击等发生变化或变坏时,会影响其精度和可靠性。如在数字炮控系统中改用无刷旋转变压器作为位置和速度传感器,则很好地弥补了这一不足。旋变除了具有误差小、精度高的特点外,还具有一般传感器所不可比拟的优点,如体积小、结构简单,可靠性好,基本上是免维护的。作为一种精密角度传感元件,旋变还具有抗冲击性好、抗干扰能力强及适应高速运行的优点,经常应用于对

收稿日期:　　

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2007201205

抗振要求较高的场合,如航空、航天、雷达、坦克和地炮火控等军事装备,也可用于数控机床和机器人等民用设备中。常用的电机伺服控制方案是采用专用DSP和旋变解码芯片实现对电机的控制,但专用的旋转变压器解码芯片成本较高;另一方法是不采用旋转变压器解码芯片,用A/D转换芯片把旋转变压器输出的模拟量转换为数字量,从而可以利用DSP本身的计算能力实现解码算法。但是这种方法存在的问题是解码算法需要进行大量的复杂的数学运算,耗费了大量的时间,对于实时系统是很不利的。本文提出的基于FPGA的旋转变压器解码方案的原因是希望利用FPGA具有的并行运算能力作为DSP的协处理器,不仅仅取代旋转变压器专用解码芯片的功能,并且可以利用FPGA丰富的硬件资源,将耗时较多的控制算法用

硬件电路实现,运算速度提高几个数量级,控制