[发明专利]一种高效定点型旋转坐标变换方法

说明书

本发明公开了一种高效定点型旋转坐标变换方法，基于DSP处理器，包括如下步骤：S1、预制表格，将(0，π/2)分成2^m等分，其中，m为5～9之间的整数，并将对应弧度的正弦值作成正弦表；S2、输入位置角度X，并获得相应的X_n和ε；S3、查询步骤S1中的正弦表，可以获得cosX_n和sinX_n；S4、根据泰勒级数展开计算sinε和cosε的值；S5、将步骤S4中sinε和cosε的值以及步骤S3中cosX_n和sinX_n的值，代入正弦函数sinX和余弦函数cosX的表达式中，即可计算sinX和cosX的值；S6、将sinX和cosX的值代入坐标变换公式中，进行计算，即可实现各类旋转坐标系之间的相互转化。本发明方法采用定点型运算，来实现坐标变换，可以在确保计算精度的基础上，提高DSP运算效率。

技术领域

本发明涉及数字信号微机处理领域，具体为一种高效定点型旋转坐标变换方法。

背景技术

数字信号分析与处理技术(DSP)广泛应用于电机控制、数字电源、信号采样分析与处理、系统控制等场合，是航空、航天、舰船、兵器、轨道交通、电动汽车、机器人等各类应用场合整流、逆变以及电平转换的基础。受到DSP工作频率的限制，在实现复杂控制算法时，通常要求算法实现效率尽可能高效，以确保在中断周期中能完成指定的运算任务。作为算法运算的基础，旋转坐标变换是电源整流、电机伺服与驱动中一个重要环节，提高坐标变换运算的工作效率，有利于节省DSP资源，为实现复杂控制算法提供更多空间，对于现代电力电子技术具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效定点型旋转坐标变换方法，以解决上述背景技术中提出的问题。可以在确保计算精度的基础上，提高DSP运算效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高效定点型旋转坐标变换方法，基于DSP处理器，包括如下步骤：

S1、预制表格，将(0，π/2)分成2^m等分，其中，m为5～9之间的整数，并将对应弧度的正弦值作成正弦表，对应角度的余弦值根据正弦表，即可查询得到，设定X_n、X_n+1为正弦表中相邻的两个弧度，X为输入角度，X＝X_n+ε，其中，ε∈[X_n，X_n+1)，则，正弦函数sinX表示为：

sin(x_n+ε)＝sin x_n cosε+cos x_n sinε，

由于ε很小，因此，此时对应的泰勒级数展开近似为：

将其代入后，得到正弦函数sinX：

同理，推导得到余弦函数cosX：

S2、输入位置角度X，并获得相应的X_n和ε；

S3、查询步骤S1中的正弦表，可以获得cosX_n和sinX_n；

S4、根据泰勒级数展开计算sinε和cosε的值；

S5、将步骤S4中sinε和cosε的值以及步骤S3中cosX_n和sinX_n的值，代入正弦函数sinX和余弦函数cosX的表达式中，即可计算sinX和cosX的值；

S6、将sinX和cosX的值代入坐标变换公式中，进行计算，即可实现各类旋转坐标系之间的相互转化。