CN111123831B - 一种双轴伺服控制系统中消除内轴陀螺耦合漂移方法 - Google Patents

一种双轴伺服控制系统中消除内轴陀螺耦合漂移方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双轴伺服控制系统中消除内轴陀螺耦合漂移方法，涉及伺服控制技术领域，能够在处于不具备标定转台设备的情况下，对俯仰轴陀螺的耦合数据进行准确测量。包括如下步骤：设置针对双轴伺服控制系统的测试条件。针对双轴伺服控制系统进行测试，并进行如下记录：方位轴分别以+5°/s、‑5°/s、+10°/s、‑10°/s的速度运动，运动速度稳定后，分别记录与以上四个速度对应的俯仰轴的输出速度平均值，分别为x1、x2、x3、x4；消除共模噪声。求解耦合系数K：K＝((x3‑x4)‑(x1‑x2))/10。双轴伺服控制系统中的俯仰轴速度输出为ω2、方位轴速度输出为ω1；以ω3为去耦后的俯仰轴速度输出，即ω3＝ω2‑Kω1。

Description

一种双轴伺服控制系统中消除内轴陀螺耦合漂移方法
技术领域
本发明涉及伺服控制技术领域，具体涉及一种双轴伺服控制系统中消除内轴陀螺耦合漂移方法。
背景技术
对于潜艇上的搜索光电桅杆稳定平台，该稳定平台方位为外环，俯仰为内环。该平台是以惯性器件陀螺为基准的稳定平台，因此陀螺的输出稳定性对平台的精度起决定性作用。但是由于安装等原因，方位轴、俯仰轴陀螺无法做到完全正交，方位轴运动时，俯仰陀螺就会耦合到方位轴的速度，从而产生漂移。由于设计之初时充分考虑了正交性，所以安装造成的陀螺耦合漂移速度较小，对于精度要求不高的场合，无需测量并消除陀螺由于耦合带来的漂移速度。对于高精度稳定平台，则需要测量安装在内环陀螺的耦合速度并消除掉。
传统方式是陀螺自身通过二轴标校转台进行单独标定，将耦合控制在可接受的范围；或者陀螺安装于产品后，将产品固定在二轴标校转台上，产品方位框架固定，标定转台进行方位摇摆，测量俯仰陀螺输出，边测量边调整俯仰陀螺的安装支架，直至俯仰陀螺输出达到可接受的范围。这两种方式适用于具备标校转台设备的试验室，不适用于不具备标定转台设备的安装或者维修现场的情况。
因此目前亟需一种能够在处于不具备标定转台设备的情况下，对内环陀螺即俯仰轴陀螺的耦合数据的准确测量方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种双轴伺服控制系统中消除内轴陀螺耦合漂移方法，能够在处于不具备标定转台设备情况下，对俯仰轴陀螺的耦合数据进行准确测量。
为达到上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：
1)设置针对双轴伺服控制系统的测试条件：设置俯仰轴为陀螺闭环状态，且方位轴和俯仰轴静止时，俯仰轴漂移速度不超过2°/s。
2)针对双轴伺服控制系统进行测试，并进行如下记录：方位轴分别以+5°/s、-5°/s、+10°/s、-10°/s的速度运动，运动速度稳定后，分别记录与以上四个速度对应的俯仰轴的输出速度平均值，分别为x1、x2、x3、x4；其中x1对应方位轴以+5°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值；x2对应方位轴以-5°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值；x3对应方位轴以+10°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值；x4分别对应方位轴以-10°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值。
3)消除共模噪声：采用x1-x2以及x3-x4消除俯仰轴输出的速度中共有的噪声部分。
其中x1-x2对应的方位轴速度为10°/s；x3-x4对应的方位轴速度为20°/s。
4)求解耦合系数K：K＝((x3-x4)-(x1-x2))/10。
5)双轴伺服控制系统中的俯仰轴速度输出为ω2、方位轴速度输出为ω1；以ω3为去耦后的俯仰轴速度输出，即ω3＝ω2-Kω1。
有益效果：
本发明提供的一种双轴伺服控制系统中消除内轴陀螺耦合漂移方法，用于在不具备标定转台设备的安装或者维修现场的情况下，当安装精度无法满足内、外环完全正交时，可通过数据记录的方式，记录方位外轴运动时俯仰内轴的耦合速度，通过大量的数据记录，然后进行数据分析处理，计算出耦合系数，在俯仰轴陀螺输出数据中减去耦合系数与方位轴陀螺输出速度的乘积。本方法简单易行，适用于任何二维陀螺稳定平台。
附图说明
图1为本发明提供的一种双轴伺服控制系统中消除内轴陀螺耦合漂移方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种双轴伺服控制系统中消除内轴陀螺耦合漂移方法，其流程如图1所示的，包括如下步骤
1)设置针对双轴伺服控制系统的测试条件：设置俯仰轴为陀螺闭环状态，且方位轴和俯仰轴静止时，俯仰轴漂移速度不超过2°/s。
2)针对双轴伺服控制系统进行测试，并进行如下记录：方位轴分别以+5°/s、-5°/s、+10°/s、-10°/s的速度运动，运动速度稳定后，分别记录俯仰轴陀螺与以上四个速度对应的输出，将俯仰轴输出的四个速度进行记录，记录后的数据进行求平均，记为x1、x2、x3、x4；其中x1对应方位轴以+5°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值；x2对应方位轴以-5°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值；x3对应方位轴以+10°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值；x4分别对应方位轴以-10°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值。
3)消除共模噪声：采用x1-x2以及x3-x4消除俯仰轴输出的速度中共有的噪声部分。
其中x1-x2对应的方位轴速度为10°/s；x3-x4对应的方位轴速度为20°/s。
共模噪声是指信号中出现的对地的不期望信号，这里取增量的方式来表式速度的目的就是消除每对速度中共有的噪声部分。
4)求解耦合系数K：K＝((x3-x4)-(x1-x2))/10。
5)双轴伺服控制系统中的俯仰轴速度输出为ω2、方位轴速度输出为ω1；以ω3为去耦后的俯仰轴速度输出，即ω3＝ω2-Kω1。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种双轴伺服控制系统中消除内轴陀螺耦合漂移方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)设置针对双轴伺服控制系统的测试条件：设置俯仰轴为陀螺闭环状态，且方位轴和俯仰轴静止时，俯仰轴漂移速度不超过2°/s；
2)针对所述双轴伺服控制系统进行测试，并进行如下记录：方位轴分别以+5°/s、-5°/s、+10°/s、-10°/s的速度运动，运动速度稳定后，分别记录与以上四个速度对应的俯仰轴的输出速度平均值，分别为x1、x2、x3、x4；其中x1对应方位轴以+5°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值；x2对应方位轴以-5°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值；x3对应方位轴以+10°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值；x4分别对应方位轴以-10°/s的速度稳定运动时，俯仰轴输出的速度均值；
3)消除共模噪声：采用x1-x2以及x3-x4消除俯仰轴输出的速度中共有的噪声部分；
其中x1-x2对应的方位轴速度为10°/s；x3-x4对应的方位轴速度为20°/s；
4)求解耦合系数K：K＝((x3-x4)-(x1-x2))/10；
5)所述双轴伺服控制系统中的俯仰轴速度输出为ω2、方位轴速度输出为ω1；以ω3为去耦后的俯仰轴速度输出，即ω3＝ω2-Kω1。
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