NL1044277B1 - Compensatie voor wrijvingsoverdracht van behuizingsbewegingen op een gestabiliseerd platform. - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding heeft betrekking op een compensatiemethode voor de wrijvingsoverdracht van een behuizingsbeweging op gestabiliseerde platformsystemen. De methode bevat de volgende stappen: 1. Gyroscoop meting op inertiale hoekposities en -snelheden van de gestabiliseerde assen; 2. Encoder meting voor de hoekpositie en -snelheid van gestabiliseerde assen tot hun behuizing; 3. Berekening voor de inertiale hoekpositie en -snelheid van de behuizing; 4. Het gebruik van fysische modellen om de behuizingsbeweging wrijvingsinvloed verstoringsrotatie op de gestabiliseerde as uit te rekenen; en 5. Om deze verstoring via het inverse motormodel terug te rekenen naar een compensatiespanning. Met de compensatiemethode, een juist afgestemd fysisch model en/of tuning van verplaatsing-; verdraaiing- en versnellingsparameters, kunnen wrijvingsverstoringsinvloeden van de behuizing worden weggehaald waardoor stabilisatie preciezer is. Omdat de nieuwe methode alleen stabilisatieverstoring dempt, werkt het daarmee de gewenste (feedback of feedforward) setpoint verplaatsingen niet tegen. Hierdoor wordt de positieve invloed van massatraagheid niet afgezwakt bij het volgen van referenties

Description

BESCHRIJVING

Compensatie voor wrijvingsoverdracht van behuizingsbewegingen op een gestabiliseerd platform,

Deze uitvinding heeft betrekking op een compensatiemethode voor de wrijvingsoverdracht van behuizingsbewegingen op een gestabiliseerd platform, De methode bevat 5 stappen waarbij inertiale en relatieve hoekmetingen worden omgezet naar verstoringsinvioeden op een gestabiliseerd platform zodat deze rotatieverstoringen via een motor kunnen worden gecompenseerd.

Soortgelijke compensatiemethodes zijn reeds bedacht, maar hebben andere functionaliteit of werkingsprincipes, Zo heeft het Chinese octrooischrift 10727241 niet een compensatie voor de wrijving snelheidsverstoring, maar heeft dit idee een compensatie voor massatraagheid versnellingsverstoring.

Verder wordt in het Chinese octrooischrift 104374350 niet de behuizingsbeweging invloedverstoring gecompenseerd, maar wordt hier de beweging van een as in zijn behuizing afgeremd, Deze applicaties zijn daarom alleen bruikbaar voor positionerings- en niet voor stabiliseringsapplicaties. in een derde chinees octrooischrift 105277212 wordt wel geëvalueerd hoe wrijving invioed heeft op stabilisatie. Omdat deze uitvinding een momentinvloed van de behuizing op de gestabiliseerde as uitrekent, werkt de methode niet alleen stabilisatieverstoring tegen, maar wordt ook een gewenste feedback of feedforward setpointverplaatsing tegengewerkt, Hierdoor zal de meewerkende invloed van massatraagheid worden afgezwakt en is er bij dit principe sen mogelijkheid tot performanceverbetering in dynamische stabiliseringsapplicaties.

In deze nieuwe uitvinding is de compensatiemethode aangepast waardoor sen stabilisatie geen nadelige bijwerkingen heeft, Hierdoor kan een gestabiliseerd platform met hogere precisie referenties volgen. Figuur 1 bevat een schematische weergave van een dubbelassig gestabiliseerd platform. Een simulatiemodel van het totale systeem is te zien in figuur 2. Via de cijfers (1-9) en letters (A-F} wordt in de opvolgende tekst naar deze figuren verwezen, 45 1. Het voornamelijk doel van stabilisatie is om het sensorplatformsysteem (4, D} stabiel te houden ten opzichte van de vaste wereld {9}, Dit wordt gedaan door motorassen van de azimutvrijheid : {1) en van de elevatiewrijheid {3) te regelen, Het is daarbij van belang om te weten hoe een platform ten opzichte van de vaste wereld staat {6}. Een gyroscoop meet daarom inertiale hoekposities en snelheden {Ff}. Een standaard PID feedback controller gebruikt deze meting vervolgens voor terugkoppeling (B). 2. Omdat de BLDC motor via een Space Vector Pulse Width Modulation commutatie wordt aangestuurd, moet ook de elektrische hoekstand van de as in zijn behuizing worden gemeten {5}. Via encoders wordt deze hoek bepaald. Naast commutatie is de relatieve hoek tussen as en behuizing ook bruikbaar om setpoints in te stellen. Via feedforward kan een verandering snel worden doorgevoerd {A}. 3, De meetwaardes vanuit de eerste twee stappen kunnen dus worden gebruikt om verschillen mei het setpoint terug te koppelen en stabilisatiefouten te corrigeren. Via een compensatie zou het ook mogelijk zijn om dergelijke stabilisatiefouten vooraf te verkleinen of zelfs te voorkomen. Als de relatieve as-behuizing encoderhoek {5} van de inertiale gyroscoophoek (6) wordt afgetrokken, kan de ineriiale hoekpositie en -snelheid {8} van de behuizing (2) worden uitgerekend. Aangezien alle bewegingen die een voertuig {7} maakt direct worden doorgezet in de behuizing kunnen alle verstoringsbewegingen daarmee worden gemeter. 4, Via een fysisch model kan er worden bepaald welke invloeden er allernaal werken op het positioneringssysteem. Zo kan er worden berekent hoe behulzingsbewegingen {8} een gestabiliseerde a5 verstoren {8} en hoe matorsturing deze of andere verstoringen kan weghalen. Vrij lichaam schema’s en evenwichtsvergelijkingen geven de opbouw van de sturings- en verstoringsrotatie overdrachtsfuncties: _ rT re pv — ? +

È Te ha Ds Js = Ts em + Ts statisch + Ts damping & Ts damping — ds(y - 8; J g. = Ts om +75 statisch T0s5508 3 Jst+dge {Gelineariseerde wrijvingscompensatie en enkelfase benadering motorsturing) g. = + Kepypc Veer +2 {Ls ds sT HR+ guocke moe) @p 5 Ss Isis S24 {Refs HTH Bods Kep forgo od § Liss? + [Refs +lsds)s+[RedgtRey, gekig pe] tr oq 1 . , 0s = 7 is] = 5 Hane (Veer!) + Hverstoring (@p)] 5. Binnen de nieuwe compensatie worden de sturings- en verstoringsrotatie overdrachtsfuncties gecombineerd, Hierdoor kan de stabilisatieverstoring bij een behuizingsbeweging worden uitgerekend en wordt deze verstoringsrotatie gecompenseerd met tegenwerkende stuurspanningen, De feedforward {A}, feedback [B] en compensatie {E} kunnen worden opgeteld zodat een door wrijving gecompenseerde {C} spanning naar de motor of het modelproces (D} kan worden gestuurd, Omdat dergelijke metingen, modelberekeningen en aansturingen generiek toepasbaar zijn, is dit principe bruikbaar op motorassen in alle bewegingsvrijheden. Zo kan het platform uit figuur 1 op azimut en elevatie worden gestabiliseerd. ê : 8

Hee = — & Hs no ==

BLDC \ Vref 6

Howe fperstering fs 8s Prep leds Had thpockomacls we Hpipe Up Urey bp %e ping

Claims (2)

1. CONCLUSIES Binnen defensie en andere sectoren worden camerasystemen gebruikt om een omgeving te verkennen, Met behulp van verschillende bewegingsvrijheden kan dit sensorplatform verschillende richtingen op wijzen. Als een voertuig waarop dit sensorsysteem is bevestigd gaal rijden over een ruig of heuvelachtig terrein dan zal dit voertuig en de behuizing van het sensorsysteem verschillende richtingen op roteren. Wegens lager wrijving gaat ook het platform bewegen en worden camerabeelden verstoord,

   1. Om gelijktijdig te verplaatsen en een omgeving te kunnen observeren is een stabilisatie nodig. in een traditioneel stabifisatiesysteem wordt de inertiale positie van een platform met behulp van een feedforward en sen gyroscoopterugkoppeling geregeld. Op ean enkslassige testopstelling blijkt dat de getunede PID regeling daarmee een statische RMS precisie van 79uRad bereikt als de behuizing met 9Rad/s? APG verstoringsprofiel wordt verstoord. Wanneer de nieuw uitgevonden compensatieregefing voor wrijvingsoverdracht van behuizingshewegingen wordt toegevoegd aan de totale regeling zal deze precisie worden opgehoogd. Zo is de RMS precisie verbeterd tot 67uRad voor dezelfde 9Rad/s? RMS APG verstaringsprofielbeweging, Voor APG verstoringen met een RMS versnelling van 27 Rad/s? betreft dit zelfs een verbetering van 110uRad naar 70uRad.
2. 2, Met de compensatiemethode, een juist afgestemd fysisch model of tuning van verplaatsing; verdraaling- en versnellingsparameters, kunnen wrijvingsverstoringsinvloeden van de behuizing worden weggehaald waardoor stabilisatie preciezer is. Omdat de nieuwe methode alleen stabilisatieverstoring dempt, werkt het daarmee de gewenste {feedback of feedforward} setpoint verplaatsingen niet tegen. Hierdoor wordt de positieve invloed van massatraagheid niet afgezwakt bij het volgen van referenties.