CN117574635A - 一种多圈转位机构角度解算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多圈转位机构角度解算方法，该解算方法包括以下步骤：（1）测角解算：分别读取旋转变压器的粗机和精机数值，粗机数值表示0~360°角度值，精机数值表示精机一个扇区的角度值；（2）零位修正：对于旋变测角需对其进行机械零位修正，把旋变角度转换成旋转框架角度；（3）多圈补偿：对旋变的测角进行多圈扩展，使其包含旋转框架的机械角度。本发明能够解算旋转变压器角度，将旋变角度转换成转位机构旋转框架角度，并对旋变角度进行多圈扩展，使其覆盖旋转框架机械转动范围，测角精度高，可为转位机构旋转框架的闭环控制提供可靠保障。

Description

一种多圈转位机构角度解算方法

技术领域

本发明属于惯性测试技术领域，具体涉及一种用旋转变压器作为测角元件的多圈转位机构角度解算方法。

背景技术

双轴转位锁紧机构(转位机构)为一种新型导弹惯阻在线自标定设备，主要用于解决传统弹载惯阻标定需进行拆弹装弹等步骤而导致的战备效率低下和巨大维保费用等问题，双轴转位锁紧机构可实现惯阻在线自标定，是未来惯性测试技术的发展方向。

授权发明专利“双轴转位机构控制系统、控制方法及捷联惯组自标定方法”所述，转位机构旋转框架通常采用旋转变压器作为测角器件。旋转变压器一般由粗机和精机组成，粗机测角范围大而精度低，精机测角范围小而精度高，通常粗机为1对极，测角范围为0～360°，精机为多对极，测角范围为1个扇区；旋转变压器输出信号为模拟信号。因此，在对旋转变压器进行测角解算时需先对粗机和精机信号进行模数转换成数字信号，随后通过一定的算法对精机角度和粗机角度做一定的处理得到最终的高精度角度。旋转变压器输出角度为0～360°，而双轴转位机构旋转框架其机械旋转范围通常大于360°。因此，还需要将旋转变压器的测角范围进行多圈扩展，使其覆盖旋转框架的机械角度。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种多圈转位机构角度解算方法，以

解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的而采取的技术方案是，一种多圈转位机构角度解算方法，该解算方法包括以下步骤：

(1)测角解算：分别读取旋转变压器的粗机和精机数值，粗机数值表示0～360°角度值，精机数值表示精机一个扇区的角度值；

(2)零位修正：对于旋转变压器测角需对其进行机械零位修正，把旋转变压器角度转换成旋转框架角度；

(3)多圈补偿：对旋转变压器的测角进行多圈扩展，使其包含旋转框架的机械角度。

进一步，所述步骤(1)中的粗精为一对极，测角范围大但精度低；精机为多对极，由多个扇区组成，测角范围小但精度高。

进一步，所述步骤(1)中的测角解算方法是根据粗机和精度数值确定旋转变压器角度；所述粗机和精度数值是利用AD转换器件对模拟量的旋转变压器信号经过模数转换得到；用粗机数值确定精机扇区，用精机数值确定精确角度，其计算公式如下：

fAngle_扇区＝360/P (1)

Angle_粗＝INPUT_粗/(2^K)*360 (2)

Angle_精＝INPUT_精/(2^K)*fAngle_扇区 (3)

Angle_{旋转变压器}＝[Angle_粗/fAngle_扇区]*fAngle_扇区+Angle_精 (4)

式中，P为旋转变压器的精机极对数，fAngle_扇区为旋转变压器精机一个扇区的最大角度，INPUT_粗和INPUT_精为旋转变压器粗机和精机数值，K为AD转换器的位数；运算符^为幂运算；Angle_粗和Angle_精为粗机和精机角度；[Angle_粗/fAngle_扇区]为取整运算；Angle_{旋转变压器}为最终计算得到的旋转变压器角度。

进一步，所述步骤(2)中的零位修正方法是根据旋转变压器角度和旋转框架机械零位计算得到旋转框架的角度，其计算公式如下：

式中，Angle_零为零位修正后的角度，Angle_{旋转变压器}为旋转变压器解算角度，Angle_机械为机械零位。

进一步，所述步骤(3)中的多圈补偿方法是设置一个圈数计数器，使其对角度进行多圈修正；其计算方法为：若前一次零位修正后的角度减去当前角度超过180゜时，则加1；若前一次零位修正后的旋转变压器角度减去当前旋转变压器角度小于－180°时，则减1；其计算公式如下：

Angle＝Loop*360+Angle_零 (7)

式中，Loop为圈数计数器，Angle_零Pre为前一次零位修正角度，Angle_零为当前零位修正角度，Angle为最终计算得到的角度。

有益效果

与现有技术相比本发明具有以下优点。

1.本发明解决了用旋转变压器作为测角元件的多圈转位机构测角解算的问题，使测角范围覆盖全部机械角度；

2.本发明能够根据旋转变压器测角数值计算得到带限位的双轴转位机构旋转框架的角度位置，适用于机械角度超过测角元件输出角度的使用场景，为旋转框架的各种控制提供前提。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步详述。

图1为本发明所述多圈转位机构角度解算方法流程图；

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种多圈转位机构角度解算方法，该解算方法包括以下步骤：

(1)测角解算：分别读取旋转变压器的粗机和精机数值，粗机数值表示0～360°角度值，精机数值表示精机一个扇区的角度值；

(2)零位修正：对于旋转变压器测角需对其进行机械零位修正，把旋转变压器角度转换成旋转框架角度；

(3)多圈补偿：对旋转变压器的测角进行多圈扩展，使其包含旋转框架的机械角度。

所述步骤(1)中的粗精为一对极，测角范围大但精度低；精机为多对极，由多个扇区组成，测角范围小但精度高。

所述步骤(1)中的测角解算方法是根据粗机和精度数值确定旋转变压器角度；所述粗机和精度数值是利用AD转换器件对模拟量的旋转变压器信号经过模数转换得到；用粗机数值确定精机扇区，用精机数值确定精确角度，其计算公式如下：

fAngle_扇区＝360/P (1)

Angle_粗＝INPUT_粗/(2^K)*360 (2)

Angle_精＝INPUT_精/(2^K)*fAngle_扇区 (3)

Angle_{旋转变压器}＝[Angle_粗/fAngle_扇区]*fAngle_扇区+Angle_精 (4)

式中，P为旋转变压器的精机极对数，fAngle_扇区为旋转变压器精机一个扇区的最大角度，INPUT_粗和INPUT_精为旋转变压器粗机和精机数值，K为AD转换器的位数；运算符^为幂运算；Angle_粗和Angle_精为粗机和精机角度；[Angle_粗/fAngle_扇区]为取整运算；Angle_{旋转变压器}为最终计算得到的旋转变压器角度。

所述步骤(2)中的零位修正方法是根据旋转变压器角度和旋转框架机械零位计算得到旋转框架的角度，其计算公式如下：

式中，Angle_零为零位修正后的角度，Angle_{旋转变压器}为旋转变压器解算角度，Angle_机械为机械零位。

所述步骤(3)中的多圈补偿方法是设置一个圈数计数器，使其对角度进行多圈修正；其计算方法为：若前一次零位修正后的角度减去当前角度超过180゜时，则加1；若前一次零位修正后的旋转变压器角度减去当前旋转变压器角度小于－180°时，则减1；其计算公式如下：

Angle＝Loop*360+Angle_零 (7)

式中，Loop为圈数计数器，Angle_零Pre为前一次零位修正角度，Angle_零为当前零位修正角度，Angle为最终计算得到的角度。

本发明具体实施时，所述多圈转位机构角度解算方法包括：(1)测角解算；(2)零位修正；(3)多圈补偿。在实际应用过程中这三个步骤依次进行，计算出旋转框架角度；具体实施步骤如下：

(1)测角解算：先确定旋转变压器精机极对数，根据(1)式计算出精机扇区角度，随后分别读取旋转变压器粗机和精机数值，根据(2)式和(3)式计算精机和粗机角度，粗机数值表示0～360°角度值，精机表示一个扇区的角度值；

fAngle_扇区＝360/P (1)

Angle_粗＝INPUT_粗/(2^K)*360 (2)

Angle_精＝INPUT_精/(2^K)*fAngle_扇区 (3)

式中，P为旋转变压器的精机极对数，fAngle_扇区为旋转变压器精机一个扇区的最大角度，INPUT_粗和INPUT_精为旋转变压器粗机和精机数值，K为AD转换器的位数；Angle_粗和Angle_精为粗机和精机角度；

在计算得到精机角度、粗机角度和扇区角度后可根据(4)式计算得到旋转变压器角度；

Angle_{旋转变压器}＝[Angle_粗/fAngle_扇区]*fAngle_扇区+Angle_精 (4)

式中，[Angle_粗/fAngle_扇区]指取整运算；Angle_{旋转变压器}为最终计算得到的角度；

(2)零位修正：对旋转变压器测角进行机械零位修正，把旋转变压器角度转换成转位旋转框架角度，得到旋转变压器修零角度；其计算方法为用旋转变压器角度减去机械角度，再对该角度进行360度的归一化处理，其计算公式如下所示：

式中，Angle_零为零位修正后的角度，Angle_{旋转变压器}为旋转变压器解算角度，Angle_机械为机械零位；

(3)多圈补偿：由于带限位的转位机构其机械角度均超过360°，因此需对旋转变压器的0～360°测角进行扩展处理，使其包含转位机构的机械角度；多圈补偿方法是设置一个圈数计数器，使其对角度进行多圈修正：其计算方法为：若前一次零位修正后的角度减去当前角度超过180゜时，则加1；若前一次零位修正后的旋转变压器角度减去当前旋转变压器角度小于－180°时，则减1；其计算公式如下：

Angle＝Loop*360+Angle_零 (7)

式中，Loop为圈数计数器，Angle_零Pre为前一次零位修正角度，Angle_零为当前零位修正角度，Angle为最终计算得到的角度；

式(7)计算得到的Angle即为双轴转位机构旋转框架的角度；随后不断的重复步骤1～步骤3，这样即可得到旋转框架的实时角位置。旋转框架角位置的获取可为闭环控制提高有效前提。

本发明具体提供了一种用旋转变压器作为测角元件的多圈转位机构角度解算方法，该方法可解算旋转变压器角度，将旋转变压器角度转换成转位机构旋转框架角度，并对旋转变压器角度进行多圈扩展，使其覆盖旋转框架机械转动范围，测角精度高，可为转位机构旋转框架的闭环控制提供可靠保障。

Claims (5)

1.一种多圈转位机构角度解算方法，其特征在于，该解算方法包括以下步骤：

(1)测角解算：分别读取旋转变压器的粗机和精机数值，粗机数值表示0～360°角度值，精机数值表示精机一个扇区的角度值；

(2)零位修正：对于旋转变压器测角需对其进行机械零位修正，把旋转变压器角度转换成旋转框架角度；

(3)多圈补偿：对旋转变压器的测角进行多圈扩展，使其包含旋转框架的机械角度。

2.根据权利要求1所述的一种多圈转位机构角度解算方法，其特征在于，所述步骤(1)中的粗精为一对极，测角范围大但精度低；

精机为多对极，由多个扇区组成，测角范围小但精度高。

3.根据权利要求1所述的一种多圈转位机构角度解算方法，其特征在于，所述步骤(1)中的测角解算方法是根据粗机和精度数值确定旋转变压器角度；所述粗机和精度数值是利用AD转换器件对模拟量的旋转变压器信号经过模数转换得到；用粗机数值确定精机扇区，用精机数值确定精确角度，其计算公式如下：

fAngle_扇区＝360/P(1)

Angle_粗＝INPUT_粗/(2^K)*360(2)

Angle_精＝INPUT_精/(2^K)*fAngle_扇区(3)

Angle_{旋转变压器}＝[Angle_粗/fAngle_扇区]*fAngle_扇区+Angle_精(4)

式中，P为旋转变压器的精机极对数，fAngle_扇区为旋转变压器精机一个扇区的最大角度，INPUT_粗和INPUT_精为旋转变压器粗机和精机数值，K为AD转换器的位数；运算符^为幂运算；Angle_粗和Angle_精为粗机和精机角度；[Angle_粗/fAngle_扇区]为取整运算；Angle_{旋转变压器}为最终计算得到的旋转变压器角度。

4.根据权利要求1所述的一种多圈转位机构角度解算方法，其特征在于，所述步骤(2)中的零位修正方法是根据旋转变压器角度和旋转框架机械零位计算得到旋转框架的角度，其计算公式如下：

式中，Angle_零为零位修正后的角度，Angle_{旋转变压器}为旋转变压器解算角度，Angle_机械为机械零位。

5.根据权利要求1所述的一种多圈转位机构角度解算方法，其特征在于，所述步骤(3)中的多圈补偿方法是设置一个圈数计数器，使其对角度进行多圈修正；其计算方法为：若前一次零位修正后的角度减去当前角度超过180゜时，则加1；若前一次零位修正后的旋转变压器角度减去当前旋转变压器角度小于－180°时，则减1；

其计算公式如下：

Angle＝Loop*360+Angle_零(7)

式中，Loop为圈数计数器，Angle_零Pre为前一次零位修正角度，Angle_零为当前零位修正角度，Angle为最终计算得到的角度。