CN106951005B - 基于惯导测试的转台速率范围和速率精度在线设置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于惯导测试的转台速率范围和速率精度在线设置方法，按照转台的速率范围和速率精度要求，将转台光电编码器的细分倍数分档，并通过转台控制计算机对细分电路的细分倍数进行在线切换，以实现转台的大转速范围和高低速精度，本发明通过合理确定转台的低细分倍数、转台的高细分倍数和高细分倍数下的最高工作转速，为转台速率范围和速率精度在线切换提供了准确的依据，在此基础上设置合理的速率范围进行惯导测试，既满足了较高的转速范围，又保证了较高的速率精度，并且在一次试验中不更换转台设备的情况下，完成全部速率范围内的测试工作，节省了资源和设备。
Description
技术领域
本发明涉及基于惯导测试的转台速率范围和速率精度在线设置方法，属于惯导测试用高精度速率转台控制技术领域。
背景技术
转台是一种重要的惯性器件测试设备，其通过提供高精度的转动速率，做为惯性器件速率测试的物理激励基准，使惯性器件敏感到精确、稳定的速率输入，从而实现惯性器件误差精度的测试。随着惯性器件技术的发展，其速率工作范围和精度指标不断提高，因此对测试设备——转台的速率工作范围和精度要求也进一步提高。
目前高精度转台主要采用光电编码器作为位置反馈元件实现转台的闭环控制，为提高转台的速率控制精度，还将光电编码器的输出信号进行细分，以获得更高的控制分辨率。但由于在一套转台设备中控制电路的带宽是固定的，提高光电编码器的细分倍数，虽然可以提高转台的速率控制精度，但却由于整圈输出脉冲数的增加，而限制了转台的最高转速。因此，转台速率控制精度和最高转速是一对矛盾，目前在转台设计中，只能偏重一方，两者不能兼得。转台的使用方在转台设备采购和选型时，也只能在高转速低精度和低转速高精度两种中选择一种，因此给转台设备的选型和使用都带来了很多不便。
而随着惯性器件技术的不断发展，惯性器件的速率工作范围和精度不断提高，在测试中，往往需要既能满足高的转速，又能保证高的速率精度的转台设备，以便在一次试验中不更换转台设备的情况下，完成全部速率范围内的测试工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供基于惯导测试的转台速率范围和速率精度在线设置方法，该方法既满足了较高的转速，又保证了较高的速率精度。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
基于惯导测试的转台速率范围和速率精度在线设置方法，包括：
确定转台的低细分倍数；
确定转台的高细分倍数和所述高细分倍数下的最高工作转速；
根据所述高细分倍数下的最高工作转速确定高低速切换点；
惯导测试开始后，断开转台控制电路，通过转台控制计算机将转台细分电路的细分倍数设置为所述高细分倍数，然后闭合转台控制电路，在小于或等于所述高低速切换点的速率范围内进行测试；
断开转台控制电路，通过转台控制计算机将转台细分电路的细分倍数设置为所述低细分倍数，然后闭合转台控制电路，在大于所述高低速切换点的速率范围内进行测试。
在上述在线设置方法中，所述转台的低细分倍数A通过如下方法得到：
首先计算
然后对Q向下取2的阶数得到A；
其中：L为转台光电编码器的线数；Vh为转台要求的最高转速，H为转台控制电路的最高带宽。
在上述在线设置方法中，所述转台的高细分倍数B和所述高细分倍数B下的最高工作转速Vl通过如下方法得到：
首先计算
然后对P向上取2的阶数得到B，
其中：S为转台要求速率工作范围内的最低转速下的速率精度；D为最低转速下的采样间隔。
在上述在线设置方法中，所述高低速切换点小于或等于所述高细分倍数下的最高工作转速，具体为所述最高工作转速向下取100的整数倍。
在上述在线设置方法中，转台控制计算机与转台细分电路之间通过串口通讯线连接，转台控制计算机通过串口通讯线向转台细分电路发送串口命令，将转台细分电路的细分倍数设置为高细分倍数或低细分倍数。
在上述在线设置方法中，还包括设置中间细分倍数C，且C＝2w；
若A＝2m，B＝2n，m、n均为正整数；
则w为最接近的正整数，若最接近的正整数为两个，则选取其中较小的一个，若最接近的正整数为m或n，则不再设置中间细分倍数C。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)、本发明通过合理确定转台的低细分倍数、转台的高细分倍数和高细分倍数下的最高工作转速，为转台速率范围和速率精度在线切换提供了准确的依据，在此基础上设置合理的速率范围进行惯导测试，既满足了较高的转速，又保证了较高的速率精度；
(2)、本发明在一次试验中不更换转台设备的情况下，完成全部速率范围内的测试工作，节省了资源和设备。
(3)、本发明方法简单方便，在原有转台设备基础上即可实现，具有较强的实用性。
附图说明
图1为本发明在线设置方法所用设备原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明基于惯导测试的转台速率范围和速率精度在线设置方法具体包括下列步骤：
(1)、根据惯导测试的要求，确定转台的具体参数：包括转速范围、速率精度、转台编码器的线数，转台要求的最高转速、转台控制电路的最高带宽、转台要求速率工作范围下的最低转速下的速率精度、最低转速下的采样间隔等。
(2)、在转台设计中，根据转台编码器的线数L和转台要求的最高转速Vh，以及转台控制电路的最高带宽H，确定转台的低细分倍数A，具体方法如下：
首先计算
然后对Q向下取2的阶数得到A。
(3)、根据转台编码器的线数L和转台要求的速率工作范围下的最低转速下的速率精度S、以及最低转速下的采样间隔D，确定转台的高细分倍数B，并计算出在高细分倍数下的最高工作转速Vl，具体方法如下：
首先计算
然后对P向上取2的阶数得到B，
(4)、将转台的细分电路通过串口通讯线连接到转台控制计算机，使转台控制计算机可以通过串口设置细分电路的细分倍数。细分倍数的设置必须在转台控制电路断开的情况下进行。
(5)、在使用转台进行惯导速率试验前，先根据试验要求和转台的高细分倍数B下的最高转速Vl，确定高低速切换点，并设计惯导速率测试的试验顺序，按照先在小于或等于高低速切换点的速率范围内进行测试，再在大于高低速切换点的速率范围内进行测试的步骤进行。
高低速切换点小于或等于高细分倍数B下的最高工作转速Vl，优选为最高工作转速B向下取100的整数倍，例如Vl为2350°/s，则高低速切换点为向下取100的整数倍，取值为2300°/s。
(6)、惯导测试开始后，在转台上电启动，在转台控制电路闭合前(或者断开转台控制电路)，先通过转台控制计算机向细分电路发送串口命令，将细分电路的细分倍数设置为高细分倍数B，然后闭合转台控制电路，在小于或等于所述高低速切换点的速率范围内进行测试。
(7)、重新断开转台控制电路，通过转台控制计算机将转台细分电路的细分倍数设置为低细分倍数A，再次闭合转台控制电路，在大于高低速切换点的速率范围内进行测试。
通过上述方法既满足了较高的转速范围，又保证了较高的速率精度；
由于转台光电编码器的反馈脉冲数随转速的提高而增多，因此在同一档位速率精度指标下，只要低速满足精度要求，高速就会满足精度要求。以上方法是只将转台的工作速率范围按速率精度要求设置为两档。
如果需要转台在工作速率范围内具有更高的精度，可以设置为3档，即在低细分倍数A与高细分倍数B之间设置中间细分倍数C，且C＝2w；
若A＝2m，B＝2n，m、n均为正整数；
则w为最接近的正整数，若最接近的正整数为两个，则选取其中较小的一个，若最接近的正整数为m或n，则不再设置中间细分倍数C。
例如A＝22，B＝25，则w选取3。
例如A＝22，B＝23，则不再设置中间细分倍数C。
此外，还可以根据精度要求，再增加中间档，例如3档、4档或更多。试验时，都按照先断开转台控制电路，再设置细分倍数，然后再进行相应档位的速率测试的步骤进行。
如图1所示为本发明在线设置方法所用设备原理图，转速指令输入到转台控制计算机，转台控制计算机通过串口通讯向细分电路发送串口命令，设置细分电路的细分倍数。转台控制计算机将速率指令数字信号发送给转台控制电路，细分电路将细分后的速率反馈脉冲信号发送给转台控制电路。转台控制电路控制电机的速率，光电编码器向细分电路发送细分前的速率反馈信号。
实施例1
(1)转台要求的转速范围为0.001～6000°/s，速率精度要求为：速率值≤1°/s时，相对精度为1×10-3，1°采样；1＜速率值≤10°/s时，相对精度为1×10-4，10°采样。速率值≥10°/s时，相对精度为1×10-5，360°采样。转台光电编码器的线数L为14000，控制电路的最高带宽H为2M。
(2)根据转台编码器的线数L＝14000和转台要求的速率工作范围下的最高转速Vh＝6000°/s，以及转台控制电路的最高带宽H＝2M，确定转台的低细分倍数A：
A＝对Q向下取2的阶数＝23＝8
(3)根据转台编码器的线数L＝14000和转台要求的速率工作范围下的最低转速下的速率精度S＝1×10-3、以及最低转速下的采样间隔D＝1°，确定转台的高细分倍数B和在高细分倍数B下的最高工作转速Vl：
B＝对P向上取2的阶数＝25＝32
(4)转台设计时，预先将转台细分电路的控制接口通过RS-232串口通讯电缆连接到转台控制计算机的COM口上，以便实现在转台控制软件中通过程序设置在线切换细分电路的细分倍数。
(5)在使用转台进行惯导速率试验前，先根据试验要求和转台的高细分倍数32下的最高转速Vl＝1607°/s，留有一定余量后，确定高低速切换点为1600°/s(最高工作转速B向下取100的整数倍)。编排惯导速率测试的试验顺序，先测试小于或等于1600°/s的速率点，再测大于1600°/s的速率点。
(6)惯导测试开始后，在转台上电启动，转台控制软件初始化过程中，在转台控制电路闭合前，先通过转台控制计算机向细分电路发送串口命令，将细分电路的细分倍数设置为高细分倍数B＝32；然后闭合转台控制电路，完成0.001～1600°/s速率值的测试项目。
(7)断开转台控制电路，并通过串口通讯由转台控制计算机将转台细分电路的细分倍数设置为低细分倍数A＝8，再重新闭合转台控制电路，完成1600～6000°/s速率值的测试项目。
(8)通过该方法，转台在高速段1600～6000°/s的最低速率值1600°/s的速率精度可达9×10-6，满足该速率值下速率精度1×10-5的要求。转台在低速段，≤1°/s时，速率精度可达8×10-4，满足该速率段下速率精度1×10-3的要求。转台在低速段，1＜速率值≤10°/s时，速率精度可达8×10-5，满足该速率段下速率精度1×10-4的要求。由于转台在同一速率档位下，转速越高则速率精度越高，所以最低速率点满足精度要求，则更高速率也就满足要求。
还可以增加中间档位，进一步提高速率精度。如在上述方法中，可增加细分倍数为16的中间段，在速率为1600～3200°/s段使用，可将1600°/s下的速率精度提高到5×10-6。对于更大速率范围的转台，还可以可按此方法增加更多档位。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (5)
1.基于惯导测试的转台速率范围和速率精度在线设置方法，其特征在于包括：
确定转台的低细分倍数；
确定转台的高细分倍数和所述高细分倍数下的最高工作转速；
根据所述高细分倍数下的最高工作转速确定高低速切换点；
惯导测试开始后，断开转台控制电路，通过转台控制计算机将转台细分电路的细分倍数设置为所述高细分倍数，然后闭合转台控制电路，在小于或等于所述高低速切换点的速率范围内进行测试；
断开转台控制电路，通过转台控制计算机将转台细分电路的细分倍数设置为所述低细分倍数，然后闭合转台控制电路，在大于所述高低速切换点的速率范围内进行测试；
所述转台的低细分倍数A通过如下方法得到：
首先计算
然后对Q向下取2的阶数得到A；
其中：L为转台光电编码器的线数；Vh为转台要求的最高转速，H为转台控制电路的最高带宽；
所述转台的高细分倍数B通过如下方法得到：
首先计算
然后对P向上取2的阶数得到B；
其中：S为转台要求速率工作范围内的最低转速下的速率精度；D为最低转速下的采样间隔；
其中高低速切换点小于或等于所述高细分倍数下的最高工作转速。
2.根据权利要求1所述的在线设置方法，其特征在于：所述转台高细分倍数B下的最高工作转速Vl通过如下方法得到：
3.根据权利要求1所述的在线设置方法，其特征在于：所述最高工作转速向下取100的整数倍。
4.根据权利要求1所述的在线设置方法，其特征在于：转台控制计算机与转台细分电路之间通过串口通讯线连接，转台控制计算机通过串口通讯线向转台细分电路发送串口命令，将转台细分电路的细分倍数设置为高细分倍数或低细分倍数。
5.根据权利要求1～4之一所述的在线设置方法，其特征在于：还包括设置中间细分倍数C，且C＝2w；
若A＝2m，B＝2n，m、n均为正整数；
则w为最接近的正整数，若最接近的正整数为两个，则选取其中较小的一个，若最接近的正整数为m或n，则不再设置中间细分倍数C。
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