跟踪滤波器在鉴相式角度测量系统中的应用

　　1前言

　　通过对双相激磁鉴相式双相分解器角度测量系统的误差源分析，静态测角误差表为：

　　可以看到双相分解器及轴系的综合误差占i由机械结构决定，量化误差s，由系统的数字分辨率决定两相激磁幅度不平衡和相位不正交引入的误差s}山激磁电路来保证，激磁波形失真度引人的误差s、也要靠激磁电路来保证，由于双相分解器传输比很小，使双相分解器转子输出信号的信噪比损失较大。在前放中加滤波器是提高信噪比的手段，但是，由j二高速动态测角是双相激磁鉴相方式的一个突出的优点，故一般的滤波器都因“附加”的相移而影响动态性能，因此，如何提高双相分解器转子输出信号的信噪比，将关系到系统静态和动态性能指标。下面讨论的跟踪滤波器，可使测角系统在转台匀加速运动状态下不损失系统的动态性能，来提高双相分解器转子轮出信号的信噪比。

　　2跟踪滤波器的工作原理

　　图1是一个变参量式带通滤波器的函数框图，它的闭环传递函数就是一个标准的带通滤波器的表达式:

　　其中K，、K:是可变量.改变它的大小，可以有效地改变滤波器的中心频率而维持Q值不变。在滤波器的输人端加人某一频率的信号，调节电压U。的大小，使滤波器输出信号的幅度最大，此时滤波器的中心频率等于输人信号的频率。改变输人频率，就可以得到滤波器中心频率fo随U。的变化曲线，见图2.

　　当带通滤波器的中心频率等于输人信号的频率时.输出信号的相移量为零。根据这一原理设计的跟踪滤波器的原理框图如图3。滤波器的输出信号经过检零器变成方波后与输人信号经过检零后的方波比相，其相位差去调节滤波器中K3、KS的大小，使滤波器的中心频率跟踪输人信号的频率变化而变化，从而获得良好的滤波效果.

　　改变U。值调节的是滤波器的中心频率，但对环路而言，铭取翰出信号的相位信息，即滤波器是靠相位锁定实现中心频率跟踪的.故从U。到的传递，实际上是U。到输出信号相位的传递.它的传递函数的推导比较复杂，可近似等效成如图4的形式.

　　它的闭环传递函数为:

　　其中，鉴相器与差分电路的传递函数为:

　　校正环节的传递函数为:

　　调相环路中带通滤器的传递函数为:

　　其中T;由带通滤波器的知B带宽决定.令激磁频率为24k卜匕，台体在O一绷“/s之间运动时，双相分解器转子输出频率在从Hz~2.8侧Hz之间变化。对滤波器而言，要求它的中心频率也应在这一范围内跟踪变化.滤波器的Q值是不变的，因此，当滤波器的中心频率在2瓦Hz~2名kHz之间变化时，滤波器的带宽在1250~1750Hz.相位系统中带通滤波器可以等效成为一个惯性环节，它的极点在数值上等于滤波器知B带宽的一半，所以，爪的取值范围为: