旋转变压器通过在转子施加高频励磁信号,通过电磁感应方式在两定子上输出正交的包含转子角度信号,数学建模公式如下:
E为幅值,sinwt为转子输入的高频励磁信号,、为电机角度信号
AD2S1210 测角度原理是通过自动控制原理中典型II型系统闭环控制实现输出角度和电机输入角度信号的无静差跟踪。
控制环路框图如下:
由以上框图可得系统输入为,利用三角函数和差化积公式化简可得,基于
可得当误差很小时,上式可化简为,通过典型II型系统闭环调节,可将初始信号中的高频信号滤除,故最终式为。
在分析不同频率信号时,通常是通过拉式变换将信号从时域转到频域分析,频域连续信号等效开环传递函数如下:
上述控制框图是通过z变换将连续频域信号离散化的等效处理,系统幅频和相频响应如下:
由以上可得w在对应的是控制框图中积分环节,目的是使开环传递函数有的增益,从而使闭环传递函数的增益为1。但是积分环节带来的是相位的滞后,故在中频段对系统的滞后相位进行补偿,对应控制框图中,相位补偿带来了增益的衰减,故在w>后,由通过积分环节对衰减的增益进行补偿。开环传递函数幅频响应为穿越频率,它反映了闭环传递函数频率带宽。
通过matlab画出开环和闭环传递函数波特图,高频励磁信号为10khz,电机角度信号频率为50hz,如下(蓝色为开环,橙色为闭环):
由此可得闭环传递函数在50hz的,幅值和相位几乎无衰减,输入可以很好的跟踪输入信号。
Matlab搭建仿真模型如下:
输入输出cos角度信号仿真如下(黄色为输出角度信号,蓝色为输入角度信号)可以看到实现很好跟踪:
输入输出sin角度信号仿真如下:黄色为输出角度信号,蓝色为输入角度信号)可以看到实现很好跟踪:
输出角度信息如下(可以看到角度是以为周期):
输出角速度为2*π*50=314,仿真角度信号频率为50hz.如下: