基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電陀螺伺服測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及慣性儀表誤差測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的 靜電巧螺伺服測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜電巧螺儀是自由轉(zhuǎn)子巧螺儀，沒(méi)有傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子巧螺儀中的力矩器，因此不能應(yīng)用 傳統(tǒng)的力反饋法測(cè)試漂移誤差模型。通常采用伺服法進(jìn)行精度測(cè)試，試驗(yàn)時(shí)將巧螺儀安裝 在伺服測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)子處于自由工作狀態(tài)，由于巧螺儀存在漂移誤差，轉(zhuǎn)子位置會(huì)發(fā)生變 化，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行伺服控制使轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤巧螺儀轉(zhuǎn)子，因此可W用轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái) 表征靜電巧螺儀轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靜電巧螺儀漂移誤差的測(cè)試。
[0003] 現(xiàn)有的靜電巧螺儀漂移誤差伺服測(cè)試裝置的信號(hào)傳輸流程如圖1所示，其中，轉(zhuǎn) 臺(tái)工作于伺服控制模式，即轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)中W靜電巧螺儀的角度輸出傳感器代替 轉(zhuǎn)臺(tái)的測(cè)角傳感器，巧螺儀作為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的角度測(cè)量反饋元件來(lái)參與轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)閉 環(huán)控制。因此，轉(zhuǎn)臺(tái)伺服模式下運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能受巧螺儀角度輸出傳感器的性能 影響較大，由此帶來(lái)的問(wèn)題是系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy，易造成轉(zhuǎn)臺(tái)超速，系統(tǒng)工作可靠性差，且不同 巧螺儀角度輸出傳感器的性能不一致也會(huì)造成伺服控制系統(tǒng)的性能變化，當(dāng)更換被測(cè)巧螺 儀時(shí)還需要重新調(diào)整伺服系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)魯棒性不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0005] 為此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電巧螺伺服測(cè)試裝 置，具有調(diào)試方便、魯棒性強(qiáng)和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電巧 螺伺服測(cè)試裝置，包括：轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體，所述轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體用于裝載巧螺儀，所述巧螺儀包括巧螺儀 本體和巧螺儀殼體；轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜，所述轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜與所述轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體相連，W根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)角 位置偏差信號(hào)對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制；殼體翻滾控制電路，所述殼體翻滾控 制電路與所述巧螺儀相連，W控制所述巧螺儀本體相對(duì)于所述巧螺儀殼體做周期性旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)；巧螺控制柜，所述巧螺控制柜分別與所述巧螺儀、轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜和所述殼體翻滾控制電路 相連，W對(duì)所述巧螺儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，并獲取殼體翻滾角度和巧螺偏角信號(hào)，W及根據(jù)所 述巧螺偏角信號(hào)生成轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)角位置增量指令；W及巧螺測(cè)試機(jī)柜，所述巧螺測(cè)試機(jī)柜分 別與所述轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體和所述轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜相連，W根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體的內(nèi)、外環(huán)軸角度位置數(shù)據(jù)建 立巧螺漂移誤差模型，并輸出巧螺儀漂移誤差測(cè)試結(jié)果。
[0007] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電巧螺伺服測(cè)試裝置 還可W具有如下附加的技術(shù)特征：
[0008] 在一些示例中，殼體角度解碼電路，所述殼體角度解碼電路與所述殼體翻滾控制 電路相連，W向所述殼體翻滾控制電路發(fā)送殼體翻滾控制指令信號(hào)，并從所述殼體翻滾控 制電路獲取殼體角度編碼信號(hào)；巧螺信號(hào)分解電路，所述巧螺信號(hào)分解電路用于獲取所述 巧螺儀的巧螺偏角信號(hào)，并對(duì)所述巧螺偏角信號(hào)進(jìn)行正交分解，W得到巧螺分解信號(hào)；坐 標(biāo)變換模塊，所述坐標(biāo)變換模塊分別與所述巧螺信號(hào)分解電路和所述殼體角度解碼電路相 連，W對(duì)所述巧螺分解信號(hào)進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)角位置增量指令。
[0009] 在一些示例中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜包括：轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體進(jìn)行控 審IJ;轉(zhuǎn)臺(tái)角度傳感器，用于檢測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)角位置信號(hào)，并輸出轉(zhuǎn)臺(tái)角度傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)角 位置信號(hào)；轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制模塊，所述轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制模塊分別與所述坐標(biāo)變換模塊、轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng) 電機(jī)和所述轉(zhuǎn)臺(tái)角度傳感器相連，W根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)角位置偏差信號(hào)通過(guò)所述轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體進(jìn)行控制。
[0010]在一些示例中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)角位置偏差信號(hào)6i。、e。。,通過(guò)如下方式得到：巧螺儀 的角度傳感器測(cè)量出巧螺偏角信號(hào)U，通過(guò)所述巧螺信號(hào)分解電路將U分解成兩路正交信 號(hào)心Uy;通過(guò)所述坐標(biāo)變換模塊將U,、Uy轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)、夕閑軸的運(yùn)動(dòng)角位置增量指令信號(hào) Arm(k)、Ar"ut(k);所述轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜根據(jù)Arin(k)、ArwtGO和當(dāng)前的內(nèi)、夕F環(huán)軸角位置信 號(hào)0 1?；?、似產(chǎn)生內(nèi)、外環(huán)軸的運(yùn)動(dòng)角位置指令信號(hào)rm(k)、r。。,化）；根據(jù)輸入的所述 內(nèi)、外環(huán)軸的運(yùn)動(dòng)角位置指令信號(hào)rm(k)、r"ut(k)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)；其中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)角位 置偏差信號(hào)ei。、e。。,是所述內(nèi)、外環(huán)軸的運(yùn)動(dòng)角位置指令信號(hào)r1?；?、r"ut(k)與轉(zhuǎn)臺(tái)角度傳 感器實(shí)時(shí)測(cè)得的轉(zhuǎn)臺(tái)角位置信號(hào)0itm、之差。
[0011] 在一些示例中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體通過(guò)滑環(huán)傳輸與巧螺儀相關(guān)的各類信號(hào)。
[0012] 在一些示例中，所述巧螺偏角信號(hào)U表示形式為：
[0013] U=Asin(?t+本），
[0014] 其中，A為巧螺偏角信號(hào)的幅值，CO為巧螺轉(zhuǎn)速，d)為巧螺偏角信號(hào)的相位。
[0015] 在一些示例中，所述巧螺分解信號(hào)根據(jù)W下公式得到：
[0017] 在一些示例中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)、外環(huán)軸的運(yùn)動(dòng)角位置增量指令信號(hào)Arm化)、 Ar^t(k)通過(guò)如下公式得到：
[(
其中，P。為坐標(biāo)變 換角度零位，P為殼體翻滾角度，P。為殼體翻滾角度零位。
[0019] 在一些示例中，所述內(nèi)、外環(huán)軸的運(yùn)動(dòng)角位置指令信號(hào)rm(k)、r"ut(k)通過(guò)如下公 式得到：
[0021] 在一些示例中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)角位置偏差信號(hào)6i。、e。。,通過(guò)如下公式得到：
[0023] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電巧螺伺服測(cè)試裝置，不W巧螺 儀作為轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的測(cè)量反饋元件，靜電巧螺儀不是轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的 組成部分，因此轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)性能不受巧螺儀性能的影響，該裝置具有調(diào)試方便、魯棒性強(qiáng)和 可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
[0024] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0026] 圖1是現(xiàn)有的基于轉(zhuǎn)臺(tái)伺服工作模式的靜電巧螺伺服測(cè)試裝置的信號(hào)傳輸流圖；
[0027]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電巧螺伺服測(cè)試裝置的 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電巧螺伺服測(cè)試裝置的 信號(hào)傳輸流程圖。
[0029] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：
[0030] 1-殼體翻滾控制指令信號(hào)、2-殼體角度編碼信號(hào)、3-殼體翻滾角度P、4-巧螺偏 角信號(hào)u、5-巧螺分解信號(hào)心Uy、6-轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)角位置偏差信號(hào)61。、6。。,、7、轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)位置信號(hào) 01。、0。。1、8-巧螺儀漂移誤差模型、9-轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)角位置增量指令信號(hào)Ari"(k)、Ar。。,化)、 10-轉(zhuǎn)臺(tái)當(dāng)前位置信號(hào)01?；?、0。。,化)、11-轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)角位置指令信號(hào)ri?；?、r。。,化)、 12-轉(zhuǎn)臺(tái)角度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)得的角位置信號(hào)0itm、
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0032]W下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電巧螺伺服 測(cè)試裝置。
[0033] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電巧螺伺服測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖。圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電巧螺伺服測(cè)試裝置的信 號(hào)傳輸流程圖。結(jié)合圖2和圖3所示，該基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電巧螺伺服測(cè)試裝置 包括：轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體110、轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜120、殼體翻滾控制電路130、巧螺控制柜140和巧螺測(cè)試 機(jī)柜150。
[0034] 其中，轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體110用于裝載巧螺儀（被測(cè)對(duì)象），巧螺儀包括巧螺儀本體和巧螺 儀殼體。更為具體地，在一些示例中，轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體110例如通過(guò)滑環(huán)傳輸與巧螺儀有關(guān)的各類 信號(hào)。轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜120與轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體110相連，W根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)角位置偏差信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體 110的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制。殼體翻滾控制電路130與巧螺儀殼體相連，W控制巧螺儀本體相 對(duì)于巧螺儀殼體做周期性旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。巧螺控制柜140分別與巧螺儀、轉(zhuǎn)臺(tái)控制120和殼體翻 滾控制電路130相連，W對(duì)巧螺儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，并獲取殼體翻滾角度和巧螺偏角信號(hào)， W及根據(jù)巧螺偏角信號(hào)生成轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)角位置增量指令。巧螺測(cè)試機(jī)柜150分別與轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體 110和轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜120相連，W根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體110的內(nèi)、外環(huán)軸角度位置數(shù)據(jù)建立巧螺漂移 誤差模型，并輸出巧螺儀漂移誤差測(cè)試結(jié)果。其中，如圖2所示，巧螺儀和殼體翻滾控制電 路130例如通過(guò)高精度過(guò)渡工裝安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體110上。
[0035] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，巧螺控制柜140例如包括：殼體角度解碼 電路141、巧螺信號(hào)分解電路142和坐標(biāo)變換模塊143。其中，殼體角度解碼電路141與殼 體翻滾控制電路130相連，W向殼體翻滾控制電路130發(fā)送殼體翻滾控制指令信號(hào)，并從殼 體翻滾控制電路130獲取殼體角度編碼信號(hào)。巧螺信號(hào)分解電路142用于獲取巧螺儀的巧 螺偏角信號(hào)，并對(duì)巧螺偏角信號(hào)進(jìn)行正交分解，W得到巧螺分解信號(hào)。坐標(biāo)變換模塊143分 別與巧螺信號(hào)分解電路142和殼體角度解碼電路141相連，W對(duì)巧螺分解信號(hào)進(jìn)行坐標(biāo)變 化，得到轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)角位置增量指令。
[0036] 在圖2所示的示例中，巧螺控制柜140例如還可W包括：顯示器、示波器、顯示面 板、電源箱和警報(bào)器等。
[0037] 總的來(lái)說(shuō)，巧螺控制柜140的主要功能例如可W概述為：實(shí)現(xiàn)巧螺儀殼體翻滾啟/ 停控制和殼體翻滾角度、殼體翻滾狀態(tài)讀?。粚?shí)現(xiàn)巧螺儀角度傳感器輸出信號(hào)分解，并實(shí)時(shí) 輸出轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)、外環(huán)軸的角運(yùn)動(dòng)指令信號(hào)；實(shí)時(shí)采集和記錄巧螺儀的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[003引進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，上述的轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜120包括：轉(zhuǎn) 臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)121 (圖中未示出）、轉(zhuǎn)臺(tái)角度傳感器122(圖中未示出）和轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制模塊 123。其中，轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)121，用于對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體110進(jìn)行控制。轉(zhuǎn)臺(tái)角度傳感器122用于檢 測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)角位置信號(hào)，并輸出轉(zhuǎn)臺(tái)角度傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)角位置信號(hào)。轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制模 塊1