CN108613684B - 三浮平台系统的定基座框架角精度测试方法 - Google Patents

三浮平台系统的定基座框架角精度测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三浮平台系统的定基座框架角精度测试方法。(1)将平台放在隔离地基的水平台面上，水平度在1′以内，在平台本体与电路箱之间的电缆接入转接盒；(2)将恒流源上电，设置恒流源输出电流大小，使外环轴、随动轴、台体轴转位速度在0°/s～10°/s之间，并稳定一定时间；(3)平台顺序至加电好，将各个轴框架角角度锁定至0°，并等待一定时间，使框架角输出达到稳定状态；(4)在转接盒上手动断开平台加矩输入通路，并手动接通恒流源加矩输入通路，恒流源输入连入各个框架角的加矩输入点，记录外环轴、随动轴、台体轴的整圈输出；(5)用求出外环轴、随动轴、台体轴拟合出来的线性直线，并求出各圈残差的最大值，即为各个框架角的精度。

Description

三浮平台系统的定基座框架角精度测试方法
技术领域
本发明涉及惯性技术领域的平台式导航系统，适用于三浮平台系统的定基座框架角精度试验。
背景技术
惯性平台系统在工作过程中会稳定在惯性空间，但在工作前的准备过程中以及地面测试和试验过程中，需要进行各个框架角转动控制即转动各个框架轴使角度传感器输出为预定值。框架角精度测试结果对试验的结果显得尤为重要，并决定了平台弹上的精度。
现有的框架角测试方法中，需要将平台放置在转台上，通过平台与转台的在各个位置的角度差确定平台精度。
已有的控制方法存在的缺点主要体现在：不能在固定基座上进行，选取框架角测试点数多且不全面，人工介入频繁、测试时间长。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有在转台上测试、框架角测试点数多且不全、人工测试频繁、测试时间等技术实现的不足，提供一种三浮平台系统的定基座框架角精度测试方法。
本发明的技术解决方案是：三浮平台系统的定基座框架角精度测试方法，所述的三浮平台系统包括平台本体和电路箱，电路箱为平台本体提供电信号；步骤如下：
(1)将平台本体放在有地基隔离的台面上，台面水平度在1′以内，在平台本体与电路箱之间接入转接盒；
(2)将恒流源上电，设置恒流源输出电流大小，使各个框架角的转动速率在0°/s～10°/s之间并达到稳定状态，分别输出至各个框架角的加矩信号点；
(3)平台顺序加电，等待各个框架角达到稳定状态；所述的框架角包括外环轴、随动轴、台体轴；
(4)在转接盒上断开平台加矩输入通路，并接通恒流源加矩输入通路，恒流源输入连入各个框架角的加矩输入点，记录外环轴、随动轴、台体轴的整圈输出；
(5)将外环轴、随动轴、台体轴的输出与时间拟合成的线性关系，并求出残差，即为各个框架角的精度。
进一步的，所述的拟合采用最小二乘法或者线性拟合方法。
进一步的，步骤(5)中拟合的线性关系满足下列关系式：p(t)＝a*t+b，p(t) 为拟合后的框架角曲线，t为时间，a,b为变量。
进一步的，各个框架角精度计算公式为：
θx＝max(Attx(tk)-px(tk))；
θy’＝max(Atty’(tk)-py’(tk))；
θz＝max(Attz(tk)-pz(tk))；
其中，θx、θy’、θz为各个框架角精度，Attx(tk)、Atty’ (tk)、Attz(tk)为从平台本体采集的tk时刻的各个框架角的输出，px(t)、py’(t)、pz(t)为各个框架角拟合后的曲线；tk是第0秒至测试结束时刻各个框架角的采样时间点。
进一步的，所述整圈的含义为各个框架角从0度到360度转动一圈的k倍，k的取值范围2到10的整数倍。
进一步的，步骤(2)中将各框架角锁定至0°并稳定。
进一步的，步骤(2)中的等待时间≥30分钟。
进一步的，步骤(4)中通过在平台本体的外环轴、随动轴以及台体轴上安装角度传感器，将采集得到的角度传感器的粗、精通道测量值进行耦合计算得到相应的框架角。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)原测试方法在转台上进行，需对转台进行三个正交轴的精度校准，转台的精度直接影响了框架角的精度结果。本申请不需要使用转台，只需要在有隔离地基的台面上进行，简化了操作步骤，并避免由外界因素引起的测量误差。
(2)原测试方法的框架角精度计算是通过计算转台轴与平台框架角的角度差计算精度，测试覆盖点有限，按步长1°计算，仅能测试360 个误差点。本申请按框架角10°/s速率计算，按2ms数据帧采样，能计算18000个误差点。只需采集框架角后进行程序计算即可得出框架角精度。
(3)原测试方法的测试步骤需人工记录，成本高、效率低。本申请只需进行框架角的转位测试，通过数据处理软件解算即可得出框架角精度。
(4)本申请对于研究与时间相关的框架角精度趋势有一定帮助。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为平台框架、平台台体坐标系定义；
图3为本发明的X框架角转动5整圈与时间的对应关系走势图；
图4为本发明的X轴框架角5圈中的每圈内从0度到360度所有采样点的误差精度与时间的对应关系。横坐标为采样点数，纵坐标为框架角测试精度，最大误差精度为6"；
图5为本发明的Y’框架角转动5整圈与时间的对应关系走势图；
图6为本发明的Y’轴框架角5圈中的每圈从0度到360度所有采样点的误差精度与时间的对应关系。横坐标为采样点数，纵坐标为框架角测试精度，最大误差精度为12"；
图7为本发明的Z框架角转动5整圈与时间的对应关系走势图。
图8为本发明的Z轴框架角5圈中的每圈从0度到360度所有采样点的误差精度与时间的对应关系。横坐标为采样点数，纵坐标为框架角测试精度，最大误差精度为12"；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的具体步骤如下：
(1)将平台放在大理石台面上平台电缆在平台本体与电路箱之间接入转接盒，平台台体的安装方向如图2所示；
大理石台面要求有地基隔离且台面水平度在1′以内。图2中的X轴框架角、Y轴框架角、Z轴框架角分别对应本发明中的外环轴、随动轴以及台体轴的框架角。
(2)将恒流源上电，设置恒流源输出电流大小为-40mA(参考值)，稳定30分钟；
(3)平台顺序加电，将各框架角装订至0度，锁定时间≥30分钟，等待平台仪表精度达到稳定状态；
(4)在转接盒上手动断开平台加矩输入通路，并手动接通恒流源加矩输入通路，恒流源输入连接平台外环轴入方向，记录X轴框架角5整圈的输出。
(5)在转接盒上手动断开平台加矩输入通路，并手动接通恒流源加矩输入通路，恒流源输入连接平台随动轴输入方向，记录Y’轴框架角5整圈的输出；
(6)在转接盒上手动断开平台加矩输入通路，并手动接通恒流源加矩输入通路，恒流源输入连接平台台体轴输入方向，记录Z轴框架角5整圈的输出。
平台本体台体轴、外环轴以及随动轴都装有角度传感器，将采集得到的角度传感器的粗、精通道测量值进行耦合计算得到相应的框架角度值。
利用框架角拟合直线计算精度。p(t)＝at+b(其中a,b为变量)，p(t)为拟合后的框架角曲线，t为时间。上述拟合可以采用最小二乘方法也可以采用线性拟合方法进行拟合。
将当前框架角值减去拟合后的角度值得到角度偏差如下。
设θx、θy’、θz为各个轴框架角精度，Attx(tk)、Atty’ (tk)、Attz(tk)为从平台本体采集的tk时刻的各个框架角的输出，px(t)、py’(t)、pz(t)为各个框架角拟合后的曲线。
则各个框架角精度计算公式为：
θx＝max(Attx(tk)-px(tk))；
θy’＝max(Atty’(tk)-py’(tk))；
θz＝max(Attz(tk)-pz(tk))；
其中，tk的范围是第0秒至测试结束时刻各个框架角的采样时间点，利用高速串口卡输出的采样时间为2ms一个点。
图3、图5、图7分别为为本发明的X框架角、Y’框架角、Z框架角转动5 整圈与时间的对应关系走势图；
图4为本发明的X轴框架角5圈中的每圈从0度到360度所有采样点的误差精度与时间的对应关系。横坐标为采样点数，纵坐标为框架角测试精度，最大误差精度为6"；图6为本发明的Y’轴框架角5圈中的每圈从0度到360 度所有采样点的误差精度与时间的对应关系。横坐标为采样点数，纵坐标为框架角测试精度，最大误差精度为12"；图8为本发明的Z轴框架角5圈中的每圈从0度到360度所有采样点的误差精度与时间的对应关系。横坐标为采样点数，纵坐标为框架角测试精度，最大误差精度为12"。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.三浮平台系统的定基座框架角精度测试方法，所述的三浮平台系统包括平台本体和电路箱，电路箱为平台本体提供电信号；其特征在于步骤如下：
(1)将平台本体放在有地基隔离的台面上，台面水平度在1′以内，在平台本体与电路箱之间接入转接盒；
(2)将恒流源上电，设置恒流源输出电流大小-40mA，使各个框架角反转且转动速率在0°/s～10°/s之间并达到稳定状态，分别输出至各个框架角的加矩信号点；步骤(2)中的等待时间≥30分钟；
(3)平台顺序加电，等待各个框架角达到稳定状态；所述的框架角包括外环轴、随动轴、台体轴；
(4)在转接盒上断开平台加矩输入通路，并接通恒流源加矩输入通路，恒流源输入连入各个框架角的加矩输入点，记录外环轴、随动轴、台体轴的整圈输出；所述整圈的含义为各个框架角从0度到360度转动一圈的k倍，k的取值范围2到10的整数倍；
(5)将外环轴、随动轴、台体轴的输出与时间拟合成的线性关系，并求出残差，即为各个框架角的精度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的拟合采用最小二乘法或者线性拟合方法。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)中拟合的线性关系满足下列关系式：p(t)＝a*t+b，p(t)为拟合后的框架角曲线，t为时间，a,b为变量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：各个框架角精度计算公式为：
θx＝max(Attx(tk)-px(tk))；
θy’＝max(Atty’(tk)-py’(tk))；
θz＝max(Attz(tk)-pz(tk))；
其中，θx、θy’、θz为各个框架角精度，Attx(tk)、Atty’ (tk)、Attz(tk)为从平台本体采集的tk时刻的各个框架角的输出，px(t)、py’(t)、pz(t)为各个框架角拟合后的曲线；tk是第0秒至测试结束时刻各个框架角的采样时间点。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中通过在平台本体的外环轴、随动轴以及台体轴上安装角度传感器，将采集得到的角度传感器的粗、精通道测量值进行耦合计算得到相应的框架角。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中将各框架角锁定至0°并稳定。
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