CN112378583B - 两轴两框架机载光电平台方位和俯仰轴配平方法及系统 - Google Patents

两轴两框架机载光电平台方位和俯仰轴配平方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的方法和系统，通过检测驱动量和角度之间关系定位配平位置，并根据电机和芯片参数和配重物块与平台中心的距离，计算配重物块的重量以消除不平衡力矩对平台的影响，使光电吊舱的成像设备视轴能够持续、稳定的指向同一方向。

Description

两轴两框架机载光电平台方位和俯仰轴配平方法及系统
技术领域
本发明属于自动化控制领域，具体涉及一种两轴两框架机载光电平台方位和俯仰轴配平方法及系统。
背景技术
由于机载光电平台自身结构以及加工装配的误差影响，两框架的质心往往不在几何中心产生不平衡力矩。现有试凑法进行配平时需要多次试凑并且框架间存在耦合，造成反复多次还未能达到理想效果。所以有必要研究一种可以定位和计算配重方法。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种消除平台不平衡力矩提高视轴稳定精度的两轴两框架机载光电平台方位和俯仰轴配平方法。
一种两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的方法，包括下述步骤：
确定电机的俯仰轴的电机转矩常数ke＝Te/I，其中，Te为俯仰轴电机的额定电磁转矩Te，I为俯仰轴电机的额定电流；
确定电机控制电路电压电流折算系数ki；
绘制所述俯仰轴匀速运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线；
根据所述正弦曲线的幅值A，正弦函数的波峰和波谷对应的俯仰角度α1和α2，获取等效的不平衡力矩之和为幅值A，不平衡力矩对应角度即为α1；
在α2角度上合适位置放置配重物块，并测量出所述位置距离平台几何中心长度l，则所述配重物块的质量可由式m＝A·ki·ke/(l·g)计算得出；
重复上述步骤对电机的方位轴进行配重。
在其中一些实施例中，在确定电机的俯仰轴的电机转矩常数的步骤中，具体包括下述步骤：
根据所述两框架电机选型手册，查阅俯仰轴电机的额定电磁转矩Te和额定电流I，得出俯仰轴电机的转矩常数ke＝Te/I。
在其中一些实施例中，在确定电机控制电路电压电流折算系数的步骤中，具体包括下述步骤：
根据所述电机的数模转换芯片和驱动芯片参数计算控制电路电压电流折算系数。
在其中一些实施例中，在绘制所述俯仰轴匀速运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线的步骤中，具体包括下述步骤：
通过所述电机的伺服系统控制所述俯仰轴匀速运动，绘制所述俯仰轴运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线；若所述俯仰轴旋转角度受限，则绘制受限角度下的驱动量和角度关系曲线后，将其补齐为正弦曲线。
在其中一些实施例中，所述配重物块为配重铅块。
另外，本发明还提供了一种两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的系统，包括：
电机转矩常数确定单元，用于确定电机的俯仰轴及方位轴的电机转矩常数ke＝Te/I，其中，Te为方位轴和俯仰轴电机的额定电磁转矩Te，I为方位轴和俯仰轴电机的额定电流；
控制电路电压电流折算系数确定单元，用于确定电机控制电路电压电流折算系数ki；
曲线绘制单元，用于绘制所述俯仰轴或方位轴匀速运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线；
力矩单元，用于根据所述正弦曲线的幅值A，正弦函数的波峰和波谷对应的俯仰角度α1和α2，获取等效的不平衡力矩之和为幅值A，不平衡力矩对应角度即为α1；
质量计算单元，用于在α2角度上合适位置放置配重物块，并测量出所述位置距离平台几何中心长度l，则所述配重物块的质量可由式m＝A·ki·ke/(l·g)计算得出。
在其中一些实施例中，所述电机转矩常数确定单元根据所述两框架电机选型手册，查阅俯仰轴电机的额定电磁转矩Te和额定电流I，得出俯仰轴电机的转矩常数ke＝Te/I。
在其中一些实施例中，所述控制电路电压电流折算系数确定单元用于根据所述电机的数模转换芯片和驱动芯片参数计算控制电路电压电流折算系数。
在其中一些实施例中，所述曲线绘制单元通过所述电机的伺服系统控制所述俯仰轴或方位轴匀速运动，绘制所述俯仰轴或方位轴运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线；若所述俯仰轴或方位轴旋转角度受限，则绘制受限角度下的驱动量和角度关系曲线后，将其补齐为正弦曲线。
在其中一些实施例中，所述配重物块为配重铅块。
相较于现有技术，本申请提供的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的方法和系统，通过检测驱动量和角度之间关系定位配平位置，并根据电机和芯片参数和配重物块与平台中心的距离，计算配重物块的重量以消除不平衡力矩对平台的影响，使光电吊舱的成像设备视轴能够持续、稳定的指向同一方向。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例1提供的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的方法的步骤流程图。
图2为本发明实施例1提供的正弦曲线。
图3为本发明实施例1提供的平台框架质量不平衡力矩示意图。
图4为本发明实施例2提供的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
请参阅图1，本申请提供的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的方法包括下述步骤：
步骤S110：确定电机的俯仰轴的电机转矩常数ke＝Te/I，其中，Te为俯仰轴电机的额定电磁转矩Te，I为俯仰轴电机的额定电流；
在其中一些实施例中，根据所述两框架电机选型手册，查阅俯仰轴电机的额定电磁转矩Te和额定电流I，得出俯仰轴电机的转矩常数ke＝Te/I。
步骤S120：确定电机控制电路电压电流折算系数ki。
在其中一些实施例中，根据所述电机的数模转换芯片和驱动芯片参数计算控制电路电压电流折算系数。
步骤S130：绘制所述俯仰轴匀速运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线。
在其中一些实施例中，通过所述电机的伺服系统控制所述俯仰轴匀速运动，绘制所述俯仰轴运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线；若所述俯仰轴旋转角度受限，则绘制受限角度下的驱动量和角度关系曲线后，将其补齐为正弦曲线。
请参阅图2，为本发明实施例提供的正弦曲线，正弦曲线的幅值为A，α1为正弦曲线波峰所对应角度，α2为正弦曲线波谷所对应角度，两者相差180°，α1为不平衡力矩等效重物所在角度，α2为待配重物块的角度。
步骤S140：根据所述正弦曲线的幅值A，正弦函数的波峰和波谷对应的俯仰角度α1和α2，获取等效的不平衡力矩之和为幅值A，不平衡力矩对应角度即为α1。
请参阅图3，为本发明实施例提供的平台框架质量不平衡力矩示意图，平台框架的质心为G，平台几何中心为o，力矩平衡时质心和几何中心重合，平台绕轴x旋转。由于机械结构设计和安装误差等问题，造成质量不平衡力矩，等效为角度α1处的重物，造成质心偏移不在几何中心o处，平台轴线发生偏移由x移动到x’，所以需要在于重物m相对180°位置上放置一质量为m'的配重物块进行配重，使前后力矩平衡，质心回到几何中心处。
步骤S150：在α2角度上合适位置放置配重物块，并测量出所述位置距离平台几何中心长度l，则所述配重物块的质量可由式m＝A·ki·ke/(l·g)计算得出；
步骤S160：重复上述步骤对电机的方位轴进行配重。
可以理解，相同原理将平台方位放平，对方位进行配平，方位轴匀速运动时驱动量和方位角度关系曲线的幅值、波峰波谷角度、方位电机电压电流折算系数ki'和方位轴、俯仰轴电机的转矩常数k'e，配重铅块重量为m'＝A'·ki'·ke'/(l'·g)。
本申请提供的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的方法，通过检测驱动量和角度之间关系定位配平位置，并根据电机和芯片参数和配重物块与平台中心的距离，计算配重物块的重量以消除不平衡力矩对平台的影响，使光电吊舱的成像设备视轴能够持续、稳定的指向同一方向。
实施例2
请参阅图4，图4为本发明实施例提供的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的系统的结构示意图，包括：
电机转矩常数确定单元110，用于确定电机的俯仰轴及方位轴的电机转矩常数ke＝Te/I，其中，Te为方位轴和俯仰轴电机的额定电磁转矩Te，I为方位轴和俯仰轴电机的额定电流。
在其中一些实施例中，所述电机转矩常数确定单元根据所述两框架电机选型手册，查阅俯仰轴电机的额定电磁转矩Te和额定电流I，得出俯仰轴电机的转矩常数ke＝Te/I。
控制电路电压电流折算系数确定单元120用于确定电机控制电路电压电流折算系数ki。
在其中一些实施例中，所述控制电路电压电流120折算系数确定单元用于根据所述电机的数模转换芯片和驱动芯片参数计算控制电路电压电流折算系数。
曲线绘制单元130用于绘制所述俯仰轴或方位轴匀速运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线。
在其中一些实施例中，所述曲线绘制单元130通过所述电机的伺服系统控制所述俯仰轴或方位轴匀速运动，绘制所述俯仰轴或方位轴运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线；若所述俯仰轴或方位轴旋转角度受限，则绘制受限角度下的驱动量和角度关系曲线后，将其补齐为正弦曲线。
力矩单元140用于根据所述正弦曲线的幅值A，正弦函数的波峰和波谷对应的俯仰角度α1和α2，获取等效的不平衡力矩之和为幅值A，不平衡力矩对应角度即为α1。
质量计算单元150用于在α2角度上合适位置放置配重物块，并测量出所述位置距离平台几何中心长度l，则所述配重物块的质量可由式m＝A·ki·ke/(l·g)计算得出。
本申请提供的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的系统，通过检测驱动量和角度之间关系定位配平位置，并根据电机和芯片参数和配重物块与平台中心的距离，计算配重物块的重量以消除不平衡力矩对平台的影响，使光电吊舱的成像设备视轴能够持续、稳定的指向同一方向。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的方法，其特征在于，包括下述步骤：
确定电机的俯仰轴的电机转矩常数ke＝Te/I，其中，Te为俯仰轴电机的额定电磁转矩Te，I为俯仰轴电机的额定电流；
确定电机控制电路电压电流折算系数ki；
绘制所述俯仰轴匀速运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线；
根据所述正弦曲线的幅值A，正弦函数的波峰和波谷对应的俯仰角度α1和α2，获取等效的不平衡力矩之和为幅值A，不平衡力矩对应角度即为α1；
在α2角度上合适位置放置配重物块，并测量出所述位置距离平台几何中心长度l，则所述配重物块的质量可由式m＝A·ki·ke/(l·g)计算得出；
重复上述步骤对电机的方位轴进行配重；
在确定电机的俯仰轴的电机转矩常数的步骤中，具体包括下述步骤：
根据两框架电机选型手册，查阅俯仰轴电机的额定电磁转矩Te和额定电流I，得出俯仰轴电机的转矩常数ke＝Te/I；
在确定电机控制电路电压电流折算系数的步骤中，具体包括下述步骤：
根据所述电机的数模转换芯片和驱动芯片参数计算控制电路电压电流折算系数。
2.根据权利要求1所述的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的方法，其特征在于，在绘制所述俯仰轴匀速运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线的步骤中，具体包括下述步骤：
通过所述电机的伺服系统控制所述俯仰轴匀速运动，绘制所述俯仰轴运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线；若所述俯仰轴旋转角度受限，则绘制受限角度下的驱动量和角度关系曲线后，将其补齐为正弦曲线。
3.根据权利要求2所述的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的方法，驱动所述俯仰轴匀速从-120°运动到80°以绘制匀速运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线。
4.根据权利要求1所述的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的方法，其特征在于，所述配重物块为配重铅块。
5.一种两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的系统，其特征在于，包括：
电机转矩常数确定单元，用于确定电机的俯仰轴及方位轴的电机转矩常数ke＝Te/I，其中，Te为方位轴和俯仰轴电机的额定电磁转矩Te，I为方位轴和俯仰轴电机的额定电流；
控制电路电压电流折算系数确定单元，用于确定电机控制电路电压电流折算系数ki；
曲线绘制单元，用于绘制所述俯仰轴及方位轴匀速运动过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线；
力矩单元，用于根据所述正弦曲线的幅值A，正弦函数的波峰和波谷对应的俯仰角度α1和α2，获取等效的不平衡力矩之和为幅值A，不平衡力矩对应角度即为α1；
质量计算单元，用于在α2角度上合适位置放置配重物块，并测量出所述位置距离平台几何中心长度l，则所述配重物块的质量可由式m＝A·ki·ke/(l·g)计算得出；
所述电机转矩常数确定单元根据两框架电机选型手册，查阅俯仰轴电机的额定电磁转矩Te和额定电流I，得出俯仰轴电机的转矩常数ke＝Te/I；
所述控制电路电压电流折算系数确定单元用于根据所述电机的数模转换芯片和驱动芯片参数计算控制电路电压电流折算系数。
6.根据权利要求5所述的两轴两框架电机机载光电平台定位和配重的系统，其特征在于，所述曲线绘制单元通过所述电机的伺服系统控制所述俯仰轴或方位轴匀速运动，绘制所述俯仰轴或方位轴过程中平台驱动量和角度的关系曲线，所述关系曲线为正弦曲线；若所述俯仰轴或所述方位轴旋转角度受限，则绘制受限角度下的驱动量和角度关系曲线后，将其补齐为正弦曲线。
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