基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電陀螺伺服測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及慣性儀表誤差測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模 式的靜電陀螺伺服測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜電陀螺儀是自由轉(zhuǎn)子陀螺儀，沒有傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子陀螺儀中的力矩器，因此不能應(yīng)用 傳統(tǒng)的力反饋法測試漂移誤差模型。通常采用伺服法進(jìn)行精度測試，試驗(yàn)時(shí)將陀螺儀安裝 在伺服測試轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)子處于自由工作狀態(tài)，由于陀螺儀存在漂移誤差，轉(zhuǎn)子位置會(huì)發(fā)生變 化，通過對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行伺服控制使轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤陀螺儀轉(zhuǎn)子，因此可以用轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡來 表征靜電陀螺儀轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靜電陀螺儀漂移誤差的測試。
[0003] 現(xiàn)有的靜電陀螺儀漂移誤差伺服測試裝置的信號(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)中以靜電陀螺儀的角度輸出傳感器代替轉(zhuǎn) 臺(tái)的測角傳感器，陀螺儀作為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的角度測量反饋元件來參與轉(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)的性能受陀螺儀角度輸出傳感器的性能影 響較大，由此帶來的問題是系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy，易造成轉(zhuǎn)臺(tái)超速，系統(tǒng)工作可靠性差，且不同陀 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)更換被測陀螺儀 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。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型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)問題之一。
[0005] 為此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電陀螺伺服測 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，本實(shí)用新型提出了一種基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電陀螺伺 服測試裝置，包括:轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體，所述轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體用于裝載陀螺儀，所述陀螺儀包括陀螺儀本體 和陀螺儀殼體;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，以根據(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 路與所述陀螺儀相連，以控制所述陀螺儀本體相對(duì)于所述陀螺儀殼體做周期性旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 陀螺控制柜，所述陀螺控制柜分別與所述陀螺儀、轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜和所述殼體翻滾控制電路相 連，以對(duì)所述陀螺儀進(jìn)行監(jiān)測和控制，并獲取殼體翻滾角度和陀螺偏角信號(hào)，以及根據(jù)所述 陀螺偏角信號(hào)生成轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)角位置增量指令；以及陀螺測試機(jī)柜，所述陀螺測試機(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，以根據(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 陀螺漂移誤差模型，并輸出陀螺儀漂移誤差測試結(jié)果。
[0007] 另外，根據(jù)本實(shí)用新型上述的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電陀螺伺服測試裝置還 可以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，以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)；陀螺信號(hào)分解電路，所述陀螺信號(hào)分解電路用于獲取所述 陀螺儀的陀螺偏角信號(hào)，并對(duì)所述陀螺偏角信號(hào)進(jìn)行正交分解，以得到陀螺分解信號(hào);坐標(biāo) 變換模塊，所述坐標(biāo)變換模塊分別與所述陀螺信號(hào)分解電路和所述殼體角度解碼電路相 連，以對(duì)所述陀螺分解信號(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 制;轉(zhuǎn)臺(tái)角度傳感器，用于檢測轉(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，以根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)角位置偏差信號(hào)通過所述轉(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)ein、ecm^過如下方式得到：陀螺儀 的角度傳感器測量出陀螺偏角信號(hào)u，通過所述陀螺信號(hào)分解電路將u分解成兩路正交信號(hào) Ux、Uy;通過所述坐標(biāo)變換模塊將ux、uy轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)、外環(huán)軸的運(yùn)動(dòng)角位置增量指令信號(hào)Δ ri n(k)、Δ rmjt(k);所述轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜根據(jù)Δ rin(k)、Δ rmjt(k)和當(dāng)前的內(nèi)、外環(huán)軸角位置信號(hào) 0in(k)、0QUt(k)產(chǎn)生內(nèi)、外環(huán)軸的運(yùn)動(dòng)角位置指令信號(hào)r in(k)、rciut(k);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)rin(k)、 rciut(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)ein、e〇 u^所述內(nèi)、外環(huán)軸的運(yùn)動(dòng)角位置指令信號(hào)rin(k)、rQUt(k)與轉(zhuǎn)臺(tái)角度傳感器 實(shí)時(shí)測得的轉(zhuǎn)臺(tái)角位置信號(hào)Θ i 、Θ。u tm之差。
[0011] 在一些示例中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體通過滑環(huán)傳輸與陀螺儀相關(guān)的各類信號(hào)。
[0012] 在一些示例中，所述陀螺偏角信號(hào)u表示形式為：
[0013] u=Asin( ω t+Φ )，
[0014] 其中，A為陀螺偏角信號(hào)的幅值，ω為陀螺轉(zhuǎn)速，φ為陀螺偏角信號(hào)的相位。在一些 示例中，所述陀螺分解信號(hào)根據(jù)以下公式得到：
[0015]
[0016] 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)Δ rin(k)、Δ rmjt (k)通過如下公式得到：
[0017] I uui '、 ， t- λ x-x \j / /. υ z
v ?'.t υ /. t \s y -i in v 產(chǎn) 、 * n
[0018] 其中，p〇為坐標(biāo)變換角度零位，p為殼體翻滾角度，pq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)rin(k)、rciut(k)通過如下公 式得到：
[0020]
[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)ein、eciut通過如下公式得到：
[0022]
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電陀螺伺服測試裝置，不以陀螺儀 作為轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的測量反饋元件，靜電陀螺儀不是轉(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)性能不受陀螺儀性能的影響，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] 本實(shí)用新型的附加方面和優(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，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0025] 本實(shí)用新型的上述和/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陀螺伺服測試裝置的信號(hào)傳輸流圖；
[0027] 圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電陀螺伺服測試裝置 的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電陀螺伺服測試裝置 的信號(hào)傳輸流程圖。
[0029] 附圖標(biāo)記說明：
[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-陀螺偏角 信號(hào)u、5-陀螺分解信號(hào)u x，uy、6-轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)角位置偏差信號(hào)&^_、7、轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)位置信號(hào) 0in，θ_、8-陀螺儀漂移誤差模型、9-轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)角位置增量指令信號(hào)Δ rin(k)，Δ rcmt(k)、10-轉(zhuǎn)臺(tái)當(dāng)如位置?目號(hào)9in(k)，Qoijjk)、11-轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)角位置指令彳目號(hào)rin(k)，r〇ut(k)、12-轉(zhuǎn)臺(tái)角 度傳感器實(shí)時(shí)測得的角位置信號(hào)θ ιη_ω，θ__η。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(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。下面通過參 考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的 限制。
[0032] 以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電陀螺 伺服測試裝置。
[0033] 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電陀螺伺服測試裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的基于轉(zhuǎn)臺(tái)位置工作模式的靜電陀螺伺服測試裝 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陀螺伺服測試 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、陀螺控制柜140和陀螺測 試機(jī)柜150。
[0034] 其中，轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體110用于裝載陀螺儀(被測對(duì)象），陀螺儀包括陀螺儀本體和陀螺儀 殼體。更為具體地，在一些示例中，轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體110例如通過滑環(huán)傳輸與陀螺儀有關(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，以根據(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與陀螺儀殼體相連，以控制陀螺儀本體相對(duì)于陀 螺儀殼體做周期性旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。陀螺控制柜140分別與陀螺儀、轉(zhuǎn)臺(tái)控制120和殼體翻滾控制 電路130相連，以對(duì)陀螺儀進(jìn)行監(jiān)測和控制，并獲取殼體翻滾角度和陀螺偏角信號(hào)，以及根 據(jù)陀螺偏角信號(hào)生成轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)角位置增量指令。陀螺測試機(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，以根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體110的內(nèi)、外環(huán)軸角度位置數(shù)據(jù)建立陀螺漂移誤差模型， 并輸出陀螺儀漂移誤差測試結(jié)果。其中，如圖2所示，陀螺儀和殼體翻滾控制電路130例如通 過高精度過渡工裝安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體110上。
[0035]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，陀螺控制柜140例如包括:殼體角度解 碼電路141、陀螺信號(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，以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)。陀螺信號(hào)分解電路142用于獲取陀螺儀的陀螺偏 角信號(hào)，并對(duì)陀螺偏角信號(hào)