本發(fā)明涉及基于慣導(dǎo)測(cè)試的轉(zhuǎn)臺(tái)速率范圍和速率精度在線設(shè)置方法，屬于慣導(dǎo)測(cè)試用高精度速率轉(zhuǎn)臺(tái)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)臺(tái)是一種重要的慣性器件測(cè)試設(shè)備，其通過提供高精度的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，做為慣性器件速率測(cè)試的物理激勵(lì)基準(zhǔn)，使慣性器件敏感到精確、穩(wěn)定的速率輸入，從而實(shí)現(xiàn)慣性器件誤差精度的測(cè)試。隨著慣性器件技術(shù)的發(fā)展，其速率工作范圍和精度指標(biāo)不斷提高，因此對(duì)測(cè)試設(shè)備——轉(zhuǎn)臺(tái)的速率工作范圍和精度要求也進(jìn)一步提高。

目前高精度轉(zhuǎn)臺(tái)主要采用光電編碼器作為位置反饋元件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的閉環(huán)控制，為提高轉(zhuǎn)臺(tái)的速率控制精度，還將光電編碼器的輸出信號(hào)進(jìn)行細(xì)分，以獲得更高的控制分辨率。但由于在一套轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備中控制電路的帶寬是固定的，提高光電編碼器的細(xì)分倍數(shù)，雖然可以提高轉(zhuǎn)臺(tái)的速率控制精度，但卻由于整圈輸出脈沖數(shù)的增加，而限制了轉(zhuǎn)臺(tái)的最高轉(zhuǎn)速。因此，轉(zhuǎn)臺(tái)速率控制精度和最高轉(zhuǎn)速是一對(duì)矛盾，目前在轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)中，只能偏重一方，兩者不能兼得。轉(zhuǎn)臺(tái)的使用方在轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備采購和選型時(shí)，也只能在高轉(zhuǎn)速低精度和低轉(zhuǎn)速高精度兩種中選擇一種，因此給轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備的選型和使用都帶來了很多不便。

而隨著慣性器件技術(shù)的不斷發(fā)展，慣性器件的速率工作范圍和精度不斷提高，在測(cè)試中，往往需要既能滿足高的轉(zhuǎn)速，又能保證高的速率精度的轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備，以便在一次試驗(yàn)中不更換轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備的情況下，完成全部速率范圍內(nèi)的測(cè)試工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供基于慣導(dǎo)測(cè)試的轉(zhuǎn)臺(tái)速率范圍和速率精度在線設(shè)置方法，該方法既滿足了較高的轉(zhuǎn)速，又保證了較高的速率精度。

本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

基于慣導(dǎo)測(cè)試的轉(zhuǎn)臺(tái)速率范圍和速率精度在線設(shè)置方法，包括：

確定轉(zhuǎn)臺(tái)的低細(xì)分倍數(shù)；

確定轉(zhuǎn)臺(tái)的高細(xì)分倍數(shù)和所述高細(xì)分倍數(shù)下的最高工作轉(zhuǎn)速；

根據(jù)所述高細(xì)分倍數(shù)下的最高工作轉(zhuǎn)速確定高低速切換點(diǎn)；

慣導(dǎo)測(cè)試開始后，斷開轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，通過轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)將轉(zhuǎn)臺(tái)細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)設(shè)置為所述高細(xì)分倍數(shù)，然后閉合轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，在小于或等于所述高低速切換點(diǎn)的速率范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試；

斷開轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，通過轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)將轉(zhuǎn)臺(tái)細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)設(shè)置為所述低細(xì)分倍數(shù)，然后閉合轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，在大于所述高低速切換點(diǎn)的速率范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。

在上述在線設(shè)置方法中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)的低細(xì)分倍數(shù)a通過如下方法得到：

首先計(jì)算

然后對(duì)q向下取2的階數(shù)得到a；

其中：l為轉(zhuǎn)臺(tái)光電編碼器的線數(shù)；vh為轉(zhuǎn)臺(tái)要求的最高轉(zhuǎn)速，h為轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路的最高帶寬。

在上述在線設(shè)置方法中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)的高細(xì)分倍數(shù)b和所述高細(xì)分倍數(shù)b下的最高工作轉(zhuǎn)速vl通過如下方法得到：

首先計(jì)算

然后對(duì)p向上取2的階數(shù)得到b，

其中：s為轉(zhuǎn)臺(tái)要求速率工作范圍內(nèi)的最低轉(zhuǎn)速下的速率精度；d為最低轉(zhuǎn)速下的采樣間隔。

在上述在線設(shè)置方法中，所述高低速切換點(diǎn)小于或等于所述高細(xì)分倍數(shù)下的最高工作轉(zhuǎn)速，具體為所述最高工作轉(zhuǎn)速向下取100的整數(shù)倍。

在上述在線設(shè)置方法中，轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)與轉(zhuǎn)臺(tái)細(xì)分電路之間通過串口通訊線連接，轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)通過串口通訊線向轉(zhuǎn)臺(tái)細(xì)分電路發(fā)送串口命令，將轉(zhuǎn)臺(tái)細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)設(shè)置為高細(xì)分倍數(shù)或低細(xì)分倍數(shù)。

在上述在線設(shè)置方法中，還包括設(shè)置中間細(xì)分倍數(shù)c，且c＝2^w；

若a＝2^m，b＝2ⁿ，m、n均為正整數(shù)；

則w為最接近的正整數(shù)，若最接近的正整數(shù)為兩個(gè)，則選取其中較小的一個(gè)，若最接近的正整數(shù)為m或n，則不再設(shè)置中間細(xì)分倍數(shù)c。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)、本發(fā)明通過合理確定轉(zhuǎn)臺(tái)的低細(xì)分倍數(shù)、轉(zhuǎn)臺(tái)的高細(xì)分倍數(shù)和高細(xì)分倍數(shù)下的最高工作轉(zhuǎn)速，為轉(zhuǎn)臺(tái)速率范圍和速率精度在線切換提供了準(zhǔn)確的依據(jù)，在此基礎(chǔ)上設(shè)置合理的速率范圍進(jìn)行慣導(dǎo)測(cè)試，既滿足了較高的轉(zhuǎn)速，又保證了較高的速率精度；

(2)、本發(fā)明在一次試驗(yàn)中不更換轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備的情況下，完成全部速率范圍內(nèi)的測(cè)試工作，節(jié)省了資源和設(shè)備。

(3)、本發(fā)明方法簡單方便，在原有轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備基礎(chǔ)上即可實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明在線設(shè)置方法所用設(shè)備原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

本發(fā)明基于慣導(dǎo)測(cè)試的轉(zhuǎn)臺(tái)速率范圍和速率精度在線設(shè)置方法具體包括下列步驟：

(1)、根據(jù)慣導(dǎo)測(cè)試的要求，確定轉(zhuǎn)臺(tái)的具體參數(shù)：包括轉(zhuǎn)速范圍、速率精度、轉(zhuǎn)臺(tái)編碼器的線數(shù)，轉(zhuǎn)臺(tái)要求的最高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路的最高帶寬、轉(zhuǎn)臺(tái)要求速率工作范圍下的最低轉(zhuǎn)速下的速率精度、最低轉(zhuǎn)速下的采樣間隔等。

(2)、在轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)中，根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)編碼器的線數(shù)l和轉(zhuǎn)臺(tái)要求的最高轉(zhuǎn)速vh，以及轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路的最高帶寬h，確定轉(zhuǎn)臺(tái)的低細(xì)分倍數(shù)a，具體方法如下：

首先計(jì)算

然后對(duì)q向下取2的階數(shù)得到a。

(3)、根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)編碼器的線數(shù)l和轉(zhuǎn)臺(tái)要求的速率工作范圍下的最低轉(zhuǎn)速下的速率精度s、以及最低轉(zhuǎn)速下的采樣間隔d，確定轉(zhuǎn)臺(tái)的高細(xì)分倍數(shù)b，并計(jì)算出在高細(xì)分倍數(shù)下的最高工作轉(zhuǎn)速vl，具體方法如下：

首先計(jì)算

然后對(duì)p向上取2的階數(shù)得到b，

(4)、將轉(zhuǎn)臺(tái)的細(xì)分電路通過串口通訊線連接到轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)，使轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)可以通過串口設(shè)置細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)。細(xì)分倍數(shù)的設(shè)置必須在轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路斷開的情況下進(jìn)行。

(5)、在使用轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行慣導(dǎo)速率試驗(yàn)前，先根據(jù)試驗(yàn)要求和轉(zhuǎn)臺(tái)的高細(xì)分倍數(shù)b下的最高轉(zhuǎn)速vl，確定高低速切換點(diǎn)，并設(shè)計(jì)慣導(dǎo)速率測(cè)試的試驗(yàn)順序，按照先在小于或等于高低速切換點(diǎn)的速率范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，再在大于高低速切換點(diǎn)的速率范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試的步驟進(jìn)行。

高低速切換點(diǎn)小于或等于高細(xì)分倍數(shù)b下的最高工作轉(zhuǎn)速vl，優(yōu)選為最高工作轉(zhuǎn)速b向下取100的整數(shù)倍，例如vl為2350°/s，則高低速切換點(diǎn)為向下取100的整數(shù)倍，取值為2300°/s。

(6)、慣導(dǎo)測(cè)試開始后，在轉(zhuǎn)臺(tái)上電啟動(dòng)，在轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路閉合前(或者斷開轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路)，先通過轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)向細(xì)分電路發(fā)送串口命令，將細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)設(shè)置為高細(xì)分倍數(shù)b，然后閉合轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，在小于或等于所述高低速切換點(diǎn)的速率范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。

(7)、重新斷開轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，通過轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)將轉(zhuǎn)臺(tái)細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)設(shè)置為低細(xì)分倍數(shù)a，再次閉合轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，在大于高低速切換點(diǎn)的速率范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。

通過上述方法既滿足了較高的轉(zhuǎn)速范圍，又保證了較高的速率精度；

由于轉(zhuǎn)臺(tái)光電編碼器的反饋脈沖數(shù)隨轉(zhuǎn)速的提高而增多，因此在同一檔位速率精度指標(biāo)下，只要低速滿足精度要求，高速就會(huì)滿足精度要求。以上方法是只將轉(zhuǎn)臺(tái)的工作速率范圍按速率精度要求設(shè)置為兩檔。

如果需要轉(zhuǎn)臺(tái)在工作速率范圍內(nèi)具有更高的精度，可以設(shè)置為3檔，即在低細(xì)分倍數(shù)a與高細(xì)分倍數(shù)b之間設(shè)置中間細(xì)分倍數(shù)c，且c＝2^w；

若a＝2^m，b＝2ⁿ，m、n均為正整數(shù)；

則w為最接近的正整數(shù)，若最接近的正整數(shù)為兩個(gè)，則選取其中較小的一個(gè)，若最接近的正整數(shù)為m或n，則不再設(shè)置中間細(xì)分倍數(shù)c。

例如a＝2²，b＝2⁵，則w選取3。

例如a＝2²，b＝2³，則不再設(shè)置中間細(xì)分倍數(shù)c。

此外，還可以根據(jù)精度要求，再增加中間檔，例如3檔、4檔或更多。試驗(yàn)時(shí)，都按照先斷開轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，再設(shè)置細(xì)分倍數(shù)，然后再進(jìn)行相應(yīng)檔位的速率測(cè)試的步驟進(jìn)行。

如圖1所示為本發(fā)明在線設(shè)置方法所用設(shè)備原理圖，轉(zhuǎn)速指令輸入到轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)，轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)通過串口通訊向細(xì)分電路發(fā)送串口命令，設(shè)置細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)。轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)將速率指令數(shù)字信號(hào)發(fā)送給轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，細(xì)分電路將細(xì)分后的速率反饋脈沖信號(hào)發(fā)送給轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路。轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路控制電機(jī)的速率，光電編碼器向細(xì)分電路發(fā)送細(xì)分前的速率反饋信號(hào)。

實(shí)施例1

(1)轉(zhuǎn)臺(tái)要求的轉(zhuǎn)速范圍為0.001～6000°/s，速率精度要求為：速率值≤1°/s時(shí)，相對(duì)精度為1×10^-3，1°采樣；1＜速率值≤10°/s時(shí)，相對(duì)精度為1×10^-4，10°采樣。速率值≥10°/s時(shí)，相對(duì)精度為1×10^-5，360°采樣。轉(zhuǎn)臺(tái)光電編碼器的線數(shù)l為14000，控制電路的最高帶寬h為2m。

(2)根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)編碼器的線數(shù)l＝14000和轉(zhuǎn)臺(tái)要求的速率工作范圍下的最高轉(zhuǎn)速vh＝6000°/s，以及轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路的最高帶寬h＝2m，確定轉(zhuǎn)臺(tái)的低細(xì)分倍數(shù)a：

a＝對(duì)q向下取2的階數(shù)＝2³＝8

(3)根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)編碼器的線數(shù)l＝14000和轉(zhuǎn)臺(tái)要求的速率工作范圍下的最低轉(zhuǎn)速下的速率精度s＝1×10^-3、以及最低轉(zhuǎn)速下的采樣間隔d＝1°，確定轉(zhuǎn)臺(tái)的高細(xì)分倍數(shù)b和在高細(xì)分倍數(shù)b下的最高工作轉(zhuǎn)速vl：

b＝對(duì)p向上取2的階數(shù)＝2⁵＝32

(4)轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)先將轉(zhuǎn)臺(tái)細(xì)分電路的控制接口通過rs-232串口通訊電纜連接到轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)的com口上，以便實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)臺(tái)控制軟件中通過程序設(shè)置在線切換細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)。

(5)在使用轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行慣導(dǎo)速率試驗(yàn)前，先根據(jù)試驗(yàn)要求和轉(zhuǎn)臺(tái)的高細(xì)分倍數(shù)32下的最高轉(zhuǎn)速vl＝1607°/s，留有一定余量后，確定高低速切換點(diǎn)為1600°/s(最高工作轉(zhuǎn)速b向下取100的整數(shù)倍)。編排慣導(dǎo)速率測(cè)試的試驗(yàn)順序，先測(cè)試小于或等于1600°/s的速率點(diǎn)，再測(cè)大于1600°/s的速率點(diǎn)。

(6)慣導(dǎo)測(cè)試開始后，在轉(zhuǎn)臺(tái)上電啟動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)控制軟件初始化過程中，在轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路閉合前，先通過轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)向細(xì)分電路發(fā)送串口命令，將細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)設(shè)置為高細(xì)分倍數(shù)b＝32；然后閉合轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，完成0.001～1600°/s速率值的測(cè)試項(xiàng)目。

(7)斷開轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，并通過串口通訊由轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)將轉(zhuǎn)臺(tái)細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)設(shè)置為低細(xì)分倍數(shù)a＝8，再重新閉合轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，完成1600～6000°/s速率值的測(cè)試項(xiàng)目。

(8)通過該方法，轉(zhuǎn)臺(tái)在高速段1600～6000°/s的最低速率值1600°/s的速率精度可達(dá)9×10^-6，滿足該速率值下速率精度1×10^-5的要求。轉(zhuǎn)臺(tái)在低速段，≤1°/s時(shí)，速率精度可達(dá)8×10^-4，滿足該速率段下速率精度1×10^-3的要求。轉(zhuǎn)臺(tái)在低速段，1＜速率值≤10°/s時(shí)，速率精度可達(dá)8×10^-5，滿足該速率段下速率精度1×10^-4的要求。由于轉(zhuǎn)臺(tái)在同一速率檔位下，轉(zhuǎn)速越高則速率精度越高，所以最低速率點(diǎn)滿足精度要求，則更高速率也就滿足要求。

還可以增加中間檔位，進(jìn)一步提高速率精度。如在上述方法中，可增加細(xì)分倍數(shù)為16的中間段，在速率為1600～3200°/s段使用，可將1600°/s下的速率精度提高到5×10^-6。對(duì)于更大速率范圍的轉(zhuǎn)臺(tái)，還可以可按此方法增加更多檔位。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。