目前,航天用反作用飛輪大多采用霍爾傳感器或光電碼盤進行測速。但是,霍爾傳感器在反作用飛輪低速運行時精度相對較低,光電編碼器的環(huán)境適應(yīng)性相對較弱�；诖�,提出了一種使用旋轉(zhuǎn)變壓器檢測反作用飛輪轉(zhuǎn)子位置的方法。但如果在現(xiàn)有飛輪控制電路中額外使用旋轉(zhuǎn)變壓器專用解碼芯片,會導(dǎo)致成本大大提高,故提出了使用控制電路中的FPGA進行解碼的方法。首先,介紹了旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理,通過求解反三角函數(shù)獲得轉(zhuǎn)子位置。其次,介紹了傳統(tǒng)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算機（Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC）算法。最后,針對傳統(tǒng)CORDIC算法無法求解完整平面角度值問題,提出了一種改進型CORDIC算法求解轉(zhuǎn)子位置,并給出了一種能夠減少硬件使用資源的全流水線CORDIC陣列結(jié)構(gòu)。通過Modelsim仿真,證明了所提出的方法具有占用資源較少、延遲低、測量精度較高等優(yōu)點,在反作用飛輪測速應(yīng)用中具有良好前景。 

【文章來源】：導(dǎo)航與控制. 2020,19(03)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

正余弦旋轉(zhuǎn)變壓原理圖

1959年,Voder提出了CORDIC算法。1971年,Walther統(tǒng)一了該算法形式。Meyer-Base第一次利用FPGA實現(xiàn)了該算法[10],其主要思想是對初始向量進行一系列特定角度的旋轉(zhuǎn)從而不斷逼近測量角度。CORDIC解碼算法將復(fù)雜的三角函數(shù)運算簡化成一系列移位和求和運算,極大地節(jié)約了系統(tǒng)資源,圖2為坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)示意圖。如圖2所示,點A(xi, yi)逆時針旋轉(zhuǎn)θi(-99.9°≤θ≤99.9°)后到點B(xi+1, yi+1),則A、B兩點的坐標(biāo)變換可以用如下矩陣形式表示

角度預(yù)處理模塊把角度變換到 ( 0, π 4 ) 范圍內(nèi),避免了算法在 ± π 2 處進行計算,其原理框圖如圖3所示。在進行角度預(yù)處理時,將整個二維平面(-π,π)轉(zhuǎn)換到 ( 0, π 4 ) 。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于CORDIC改進算法的NCO設(shè)計[J]. 王申卓,胡春林,胡廣垠,徐大誠.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2017(03)
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[5]高速高精度固定角度旋轉(zhuǎn)CORDIC算法的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 張朝柱,韓吉南,燕慧智.  電子學(xué)報. 2016(02)
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碩士論文
[1]CORDIC算法的優(yōu)化研究及其硬件實現(xiàn)[D]. 戚芳芳.湖南大學(xué) 2012
[2]基于改進CORDIC算法的DDFS和FFT研究與實現(xiàn)[D]. 張劍鋒.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011



本文編號：3016626