CN108170025A - 一种提高随动平台伺服机构隔离度的实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高随动平台伺服机构隔离度的实施方法，其步骤包括：a、装配一个随动平台伺服机构，该伺服机构电机选用无刷电机，驱动采用正弦波驱动；b、将该随动平台伺服机构置于转台上，并在该随动平台伺服机构上接入频谱分析仪，启动转台使随动平台伺服机构模拟工作状态，通过频谱分析仪进行频率分析获得分析数据；c、将获得的分析数据输入MATLAB软件进行模型模拟并计算出补偿方案；d、将补偿方案通过输入随动平台伺服机构的控制芯片实现补偿。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种高隔离度随动平台伺服机构实施方法。
背景技术
近年来，随动平台技术被广泛应用于军事领域，如飞机、导弹、舰船等，其主要功能为隔离载体扰动，保持随动平台天线相对惯性空间稳定。隔离度是反映随动平台对载体扰动的隔离能力，是随动平台的重要性能指标。隔离度定义为在载体扰动作用下，随动平台响应角速度有效值与载体运动角速度有效值之比。
目前，国内外学者就隔离度对系统制导性能的影响已做出了较全面的分析，但对隔离度抑制技术的研究还处于起步状态。因此，作为随动平台重要组成部分的伺服机构隔离度提高对提高稳定平台稳定性有实际的意义。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，提供一种易于操作，能够准确分析，提高随动平台伺服机构隔离度的实施方法，本发明所采用的技术方案是：
一种提高随动平台伺服机构隔离度的实施方法，其步骤包括：
a、装配一个随动平台伺服机构，该伺服机构电机选用无刷电机，驱动采用正弦波驱动；
b、将该随动平台伺服机构置于转台上，并在该随动平台伺服机构上接入频谱分析仪，启动转台使随动平台伺服机构模拟工作状态，通过频谱分析仪进行频率分析获得分析数据；
c、将获得的分析数据输入MATLAB软件进行模型模拟并计算出补偿方案；
d、将补偿方案通过输入随动平台伺服机构的控制芯片实现补偿。
频谱分析仪对随动平台的分析包括快速性和稳定性分析。
与常用的工程经验试探法相比，本发明具有有益效果：通过频谱分析仪能很好的对随动平台伺服机构进行模型辨识，并对其结构性能及频率特性有一个准确的了解；在此基础上运用MATLAB仿真工具可以确定一个合适的校正网络模型，为伺服控制中的校正环节指明方向，提高程序调试效率；正弦波电机驱动方法与有刷直流电机驱动相比，一定程度提高了随动平台伺服机构的隔离度。具有一定的可操作性、准确性、方向性。
具体实施方式
伺服机构由方位电机、俯仰电机、电机驱动器、方位陀螺、俯仰陀螺、方位角位置传感器、俯仰角位置传感器、连接支承结构件等组成。
针对伺服机构提出一种提高随动平台伺服机构隔离度的实施方法，包括以下步骤：
步骤1、伺服机构设计及组装。按技术要求选择合适的传感器，并进行结构外观及伺服控制方式设计。随动平台伺服机构电机驱动采用正弦波驱动方法。利用机构中角位置传感器信号作为正弦波驱动信号的换相点A，测出角位置传感器的零位位置B，根据这些值计算出新的驱动信号Y＝T*sin(t*B+A)输出到电机驱动器即可。T为PID控制器输出，Y为最终加到电机驱动的信号，t为比例常数。
步骤2、采用频谱分析仪对随动平台伺服机构进行频谱分析。频谱分析仪输出信号为一系列频率可变的正弦波信号，输入信号为加入频率可变的正弦波后的伺服控制回路输出端信号，也为一系列频率、幅值可变的正弦波信号。频谱分析仪外接的线有4根，其中两根串联接地，将其接入控制器的接地端；输出信号端接入随动平台伺服机构控制器输出端的相应位置，输出信号端接入输出信号端前一个电阻的位置。然后将该随动平台伺服机构置于转台上，接通机构电源，启动转台使随动平台伺服机构模拟工作状态，打开频谱分析仪；通过频谱分析仪获得随动平台机构的频率特性及波特图，从而可推算出包括系统扰动在内的系统的传递函数(有些性能高级的仪器可直接得出系统传递函数)
步骤3、将获得的传递函数模型输入MATLAB软件，重画系统对数频率特性图，计算当前系统的性能指标要求，例如，时域的超调、调节时间、稳态误差等，频域的稳态裕度、谐振峰值、频带宽等。并与根据工作条件和预期目标提出的控制系统性能要求作出比较，根据校正规律对当前系统的对数频率特性进行修正并确定一种最优补偿方案，确保控制系统新能要求最优。
步骤4、将步骤3得出的补偿方案传递函数离散化，输入到随动平台私服机构控制器上控制芯片的控制程序，通过改变控制器输出从而使输出到执行机构的信号发生改变来保证系统性能指标满足要求。
本发明实施案例为某二维随动平台伺服机构，该伺服机构经过产品测试，确定隔离度从校正前的17％降低到5％，具体实施方案为：
步骤1：伺服机构设计及组装。按技术要求选择合适的传感器，并进行结构外观及伺服控制方式设计。二维随动平台伺服机构采用旋转变压器作为角位置传感器，电机驱动方式为正弦波驱动。利用机构中旋转变压器的位置信号作为正弦波驱动信号的换相点A，测出旋变的零位位置B，根据这些值计算出新的驱动信号Y＝T*sin(0.00368*B+A)输出到电机驱动器即可。
步骤2：采用频谱分析仪对随动平台伺服机构进行频率分析。
将频谱分析仪的输出端与待测随动平台伺服机构伺服回路输出端连接到一起，然后把频谱分析仪的输入通道接到伺服回路输出端靠前一个电阻的位置。大概估计待测信号的最高频率，把采样率设置到它的10倍以上，触发设置，点击“开始”，等待数据存储结束。将存储好的数据导出。
步骤3、用MATLAB对步骤2导出的数据进行模型辨识并确定一种最优补偿方案。
将频谱分析仪测出的数据导入MATLAB,对这些数据进行辨识，推断出随动平台伺服机构的模型，并加入校正网络进行仿真，调整各项控制参数寻找到最优的校正网络模型G(s)＝(0.01s+1)/(0.1s+1)。
步骤4、在伺服控制程序加入补偿方案(超前或滞后校正网络)。
这是校正方案的实现。将步骤2中得到的校正网络传递函数离散化，变成控制芯片可以识别的语言，微调PID控制参数，使机构的各项指标达到最优。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明的实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等同变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (2)
1.一种提高随动平台伺服机构隔离度的实施方法，其步骤包括：
a、装配一个随动平台伺服机构，该伺服机构电机选用无刷电机，驱动采用正弦波驱动；
b、将该随动平台伺服机构置于转台上，并在该随动平台伺服机构上接入频谱分析仪，启动转台使随动平台伺服机构模拟工作状态，通过频谱分析仪进行频率分析获得分析数据；
c、将获得的分析数据输入MATLAB软件进行模型模拟并计算出补偿方案；
d、将补偿方案通过输入随动平台伺服机构的控制芯片实现补偿。
2.根据权利要求1所述的一种提高随动平台伺服机构隔离度的实施方法，其特征在于：频谱分析仪对随动平台的分析包括快速性和稳定性分析。
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