CN109282770A - 一种提高微波暗室测试转台标定精度的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高微波暗室测试转台标定精度的装置，高精度倾角仪（3）固定在微波暗室测试转台（2）上，微波暗室测试转台（2）与上位机测试系统（1）相连。上位机测试系统（1）用来获取微波暗室测试转台（2）角位置传感器位置回送数据信息，高精度倾角仪（3）用来获取微波暗室测试转台（2）实际空间位置数据信息。微波暗室测试转台（2）包括FPGA及外围设备模块（4）、DSP数据接收模块（5）、DSP数据发送模块（6）、DSP运算模块（7）、速度回路模块（8）、功放驱动模块（9）、电机及传动机构模块（10）、角位置反馈模块（11）。本发明在不增加额外硬件逻辑电路的情况下，对微波暗室测试转台（2）接收控制指令数据和反馈指令发送数据做了相应补偿，有效提高了微波暗室测试转台标定精度。

Description

一种提高微波暗室测试转台标定精度的装置
技术领域
本发明涉及一种提高转台标定精度的装置，特别是一种提高微波暗室测试转台标定精度的装置。
背景技术
微波暗室测试转台是微波导引头研制过程中必须的重要设备,它可以用来进行微波导引头预置位置的检定、标定以及建立误差模型。它的性能指标直接影响到微波导引头控制准确度。在微波暗室测试转台使用前应该对其进行精度标定,其中静态位置标定起关键作用。在长期使用后由于传动结构磨损或角位置传感器转轴弯曲造成转台精度丢失，在这种情况下控制精度通过修改控制算法参数已无法进行弥补，一般来说微波暗室测试转台需要进行维修，维修工作一般都是在超静恒温实验室环境下,拆下转台整体结构、电缆等组件,对传动结构进行维修，重新安装角度传感器，由专业计量检测人员重新检测。传统做法存在工作量大、时间长、操作易失误等缺点，一方面结构件加工周期长会影响导引头研制进度，另一方面重新投产结构件、更换角位置传感器增加了研制成本。
发明内容
本发明目的在于提供一种提高微波暗室测试转台标定精度的装置，解决现有技术在遇到微波暗室测试转台因传动结构磨损、角位置传感器转轴弯曲造成的位置精度超差时通过修改控制算法参数在保证稳定性的情况下精度无法得到改善而造成的转台维修工作的问题。
一种提高微波暗室测试转台标定精度的装置，包括：上位机测试系统、微波暗室测试转台、高精度倾角仪、FPGA及外围设备模块、DSP运算模块、速度回路模块、功放驱动模块、电机及传动机构模块和角位置反馈模块；还包括：DSP数据接收模块和DSP数据发送模块。其中，所述FPGA及外围设备模块、DSP数据接收模块、DSP数据发送模块、DSP运算模块、速度回路模块、功放驱动模块、电机及传动机构模块和角位置反馈模块置于微波暗室测试转台中。
所述上位机测试系统的输出端与微波暗室测试转台的输入端相连，微波暗室测试转台输出反馈端与上位机测试系统输入端相连，高精度倾角仪固定在微波暗室测试转台上。所述上位机测试系统输出端与微波暗室测试转台中的FPGA及外围设备模块输入端相连，FPGA及外围设备模块输出端与DSP数据接收模块的输入端相连，DSP数据接收模块的输出端与DSP运算模块的输入相连，DSP运算模块的输出端与DSP数据发送模块的输入端相连，DSP数据发送模块的输出端与FPGA及外围设备模块的输入端相连，FPGA及外围设备模块的另一输出端与速度回路模块的输入端相连，速度回路模块的输出端与功放驱动模块的输入端相连，功放驱动模块的输出端与电机及传动机构模块的输入端相连，电机及传动机构模块的输出端与角位置反馈模块的输入端相连，电机及传动机构模块的另一输出端与高精度倾角仪的输入端相连，角位置反馈模块的输出端与FPGA及外围设备模块输入端相连。
装置工作过程为：将高精度倾角仪固定在微波暗室测试转台上，通过上位机测试系统对微波暗室测试转台进行角度预置，同时记录高精度倾角仪对应的角度输出值。在使用角度范围内，按一定间隔角度进行预置，得到三组测试数据，分别是预置角度、高精度倾角仪测试角度、微波暗室测试转台角位置回送角度，微波暗室测试转台角位置回送角度由角位置反馈模块中传感器解算电路解算并通过串口发送给上位机测试系统，在上位机测试系统中进行读取。在微波暗室测试转台使用过程中标定误差为高精度倾角仪测试角度与微波暗室测试转台角位置回送角度之间的测量误差e。
当测量误差e超出预置精度时，进行位置精度超差补偿。首先，找出高精度倾角仪测试角度与微波暗室测试转台角位置回送角度之间的测量误差e和预置角度与高精度倾角仪测试角度之间的预置误差a的规律。然后，多次测量统计测量误差e和预置误差a的数据，当测量误差e的多次测量值之间的差值以及预置误差a的多次测量值之间的差值在所需指标范围之内的重复性达99%时，对测量误差e和预置误差a曲线进行建模，针对有正弦规律叠加线性函数特性的测量误差e曲线和预置误差a曲线，为了保证补偿精度，分别在正角度范围和负角度范围进行分段处理：在DSP数据接收模块的输出量中将预置误差a线性拟合函数进行补偿，补偿后的数据在DSP运算模块中进行运算，在DSP数据发送模块的输出量中将测量误差e线性拟合函数进行补偿，补偿后的数据经FPGA及外围设备模块中的串口发送给上位机测试系统。
本装置在不增加额外硬件逻辑电路的情况下，对控制指令输入数据和反馈指令发送数据做了相应补偿，有效提高了微波暗室测试转台标定精度，避免了精度超差问题时通过修改控制算法参数在保证稳定性的情况下精度无法得到改善而造成的转台维修工作。
附图说明
图1一种提高微波暗室测试转台标定精度的装置组成示意图；
图2 一种提高微波暗室测试转台标定精度的装置中微波暗室测试转台测量误差曲线图；
1. 上位机测试系统 2. 微波暗室测试转台 3. 高精度倾角仪 4. FPGA及外围设备模块 5. DSP数据接收模块 6. DSP数据发送模块 7. DSP运算模块 8. 速度回路模块 9. 功放驱动模块 10. 电机及传动机构模块 11. 角位置反馈模块。
具体实施方式
一种提高微波暗室测试转台标定精度的装置，包括：上位机测试系统1、微波暗室测试转台2、高精度倾角仪3、FPGA及外围设备模块4、DSP运算模块7、速度回路模块8、功放驱动模块9、电机及传动机构模块10和角位置反馈模块11；还包括：DSP数据接收模块5和DSP数据发送模块6。其中，所述FPGA及外围设备模块4、DSP数据接收模块5、DSP数据发送模块6、DSP运算模块7、速度回路模块8、功放驱动模块9、电机及传动机构模块10和角位置反馈模块11置于微波暗室测试转台2中。
所述上位机测试系统1的输出端与微波暗室测试转台2的输入端相连，微波暗室测试转台2输出反馈端与上位机测试系统1输入端相连，高精度倾角仪3固定在微波暗室测试转台2上。所述上位机测试系统1输出端与微波暗室测试转台2中的FPGA及外围设备模块4输入端相连，FPGA及外围设备模块4输出端与DSP数据接收模块5的输入端相连，DSP数据接收模块5的输出端与DSP运算模块7的输入相连，DSP运算模块7的输出端与DSP数据发送模块6的输入端相连，DSP数据发送模块6的输出端与FPGA及外围设备模块4的输入端相连，FPGA及外围设备模块4的另一输出端与速度回路模块8的输入端相连，速度回路模块8的输出端与功放驱动模块9的输入端相连，功放驱动模块9的输出端与电机及传动机构模块10的输入端相连，电机及传动机构模块10的输出端与角位置反馈模块11的输入端相连，电机及传动机构模块10的另一输出端与高精度倾角仪2的输入端相连，角位置反馈模块11的输出端与FPGA及外围设备模块3输入端相连。
装置工作过程为：将高精度倾角仪3固定在微波暗室测试转台2上，通过上位机测试系统1对微波暗室测试转台2进行角度预置，同时记录高精度倾角仪3对应的角度输出值。在使用角度范围内，按一定间隔角度进行预置，得到三组测试数据，分别是预置角度、高精度倾角仪3测试角度、微波暗室测试转台2角位置回送角度，微波暗室测试转台2角位置回送角度由角位置反馈模块11中传感器解算电路解算并通过串口发送给上位机测试系统1，在上位机测试系统1中进行读取。在微波暗室测试转台2使用过程中标定误差为高精度倾角仪3测试角度与微波暗室测试转台2角位置回送角度之间的测量误差e。
当测量误差e超出预置精度时，进行位置精度超差补偿。首先，找出高精度倾角仪3测试角度与微波暗室测试转台2角位置回送角度之间的测量误差e和预置角度与高精度倾角仪3测试角度之间的预置误差a的规律。然后，多次测量统计测量误差e和预置误差a的数据，当测量误差e的多次测量值之间的差值以及预置误差a的多次测量值之间的差值在所需指标范围之内的重复性达99%时，对测量误差e和预置误差a曲线进行建模，针对有正弦规律叠加线性函数特性的测量误差e曲线和预置误差a曲线，为了保证补偿精度，分别在正角度范围和负角度范围进行分段处理：在DSP数据接收模块5的输出量中将预置误差a线性拟合函数进行补偿，补偿后的数据在DSP运算模块7中进行运算，在DSP数据发送模块6的输出量中将测量误差e线性拟合函数进行补偿，补偿后的数据经FPGA及外围设备模块4中的串口发送给上位机测试系统1。至此完成了提高微波暗室测试转台标定精度的过程。

Claims (3)

1.一种提高微波暗室测试转台标定精度的装置，包括：上位机测试系统（1）、微波暗室测试转台（2）、高精度倾角仪（3）、FPGA及外围设备模块（4）、DSP运算模块（7）、速度回路模块（8）、功放驱动模块（9）、电机及传动机构模块（10）和角位置反馈模块（11）；其特征在于还包括：DSP数据接收模块（5）和DSP数据发送模块（6）；
其中，所述FPGA及外围设备模块（4）、DSP数据接收模块（5）、DSP数据发送模块（6）、DSP运算模块（7）、速度回路模块（8）、功放驱动模块（9）、电机及传动机构模块（10）和角位置反馈模块（11）置于微波暗室测试转台（2）中；
所述上位机测试系统（1）的输出端与微波暗室测试转台（2）的输入端相连，微波暗室测试转台（2）输出反馈端与上位机测试系统（1）输入端相连，高精度倾角仪（3）固定在微波暗室测试转台（2）上；所述上位机测试系统（1）输出端与微波暗室测试转台（2）中的FPGA及外围设备模块（4）输入端相连，FPGA及外围设备模块（4）输出端与DSP数据接收模块（5）的输入端相连，DSP数据接收模块（5）的输出端与DSP运算模块（7）的输入相连，DSP运算模块（7）的输出端与DSP数据发送模块（6）的输入端相连，DSP数据发送模块（6）的输出端与FPGA及外围设备模块（4）的输入端相连，FPGA及外围设备模块（4）的另一输出端与速度回路模块（8）的输入端相连，速度回路模块（8）的输出端与功放驱动模块（9）的输入端相连，功放驱动模块（9）的输出端与电机及传动机构模块（10）的输入端相连，电机及传动机构模块（10）的输出端与角位置反馈模块（11）的输入端相连，电机及传动机构模块（10）的另一输出端与高精度倾角仪2的输入端相连，角位置反馈模块（11）的输出端与FPGA及外围设备模块3输入端相连；
装置工作过程为：将高精度倾角仪（3）固定在微波暗室测试转台（2）上，通过上位机测试系统（1）对微波暗室测试转台（2）进行角度预置，同时记录高精度倾角仪（3）对应的角度输出值；在使用角度范围内，按一定间隔角度进行预置，得到三组测试数据，分别是预置角度、高精度倾角仪（3）测试角度、微波暗室测试转台（2）角位置回送角度，微波暗室测试转台（2）角位置回送角度由角位置反馈模块（11）中传感器解算电路解算并通过串口发送给上位机测试系统（1），在上位机测试系统（1）中进行读取；在微波暗室测试转台（2）使用过程中标定误差为高精度倾角仪（3）测试角度与微波暗室测试转台（2）角位置回送角度之间的测量误差e；
当测量误差e超出预置精度时，进行位置精度超差补偿；首先，找出高精度倾角仪（3）测试角度与微波暗室测试转台（2）角位置回送角度之间的测量误差e和预置角度与高精度倾角仪（3）测试角度之间的预置误差a的规律；然后，多次测量统计测量误差e和预置误差a的数据，当测量误差e的多次测量值之间的差值以及预置误差a的多次测量值之间的差值在所需指标范围之内的重复性达99%时，对测量误差e和预置误差a曲线进行建模，针对有正弦规律叠加线性函数特性的测量误差e曲线和预置误差a曲线，为了保证补偿精度，分别在正角度范围和负角度范围进行分段处理：在DSP数据接收模块（5）的输出量中将预置误差a线性拟合函数进行补偿，补偿后的数据在DSP运算模块（7）中进行运算，在DSP数据发送模块（6）的输出量中将测量误差e线性拟合函数进行补偿，补偿后的数据经FPGA及外围设备模块（4）中的串口发送给上位机测试系统（1）；至此完成了提高微波暗室测试转台标定精度的过程。
2.如权利要求1所述的提高微波暗室测试转台标定精度的装置，其特征在于：测量误差e的多次测量值之间的差值以及预置误差a的多次测量值之间的差值均在0.005度指标范围之内。
3.如权利要求1所述的提高微波暗室测试转台标定精度的装置，其特征在于：所述预置精度要求为小于0.1度。
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