一種光電穩(wěn)定平臺(tái)的位置回路坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于伺服控制領(lǐng)域,主要涉及一種光電穩(wěn)定平臺(tái)位置回路坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方 法,尤其涉及一種采用旋轉(zhuǎn)變壓器或絕對式光電編碼器作為角位置傳感器的光電穩(wěn)定平臺(tái) 位置回路坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光電穩(wěn)定平臺(tái)是一種安裝在武裝載體上,用于對目標(biāo)進(jìn)行搜索、瞄準(zhǔn)、打擊的光電 系統(tǒng)。為了隔離載體擾動(dòng),穩(wěn)定瞄準(zhǔn)線,光電平臺(tái)的控制系統(tǒng)通常由電流回路、速度回路和 位置回路按照順序自內(nèi)而外嵌套組成多回路復(fù)合控制,以實(shí)現(xiàn)更高的穩(wěn)定精度。位置回路 的主要作用是響應(yīng)操作手操控指令,精確控制瞄準(zhǔn)線在平臺(tái)坐標(biāo)系下的位置指向。
[0003] 位置回路的主要反饋元件是角位置傳感器,如旋轉(zhuǎn)式可變電位計(jì)、旋轉(zhuǎn)變壓器、光 電編碼器等。由于角位置傳感器出廠時(shí)已有自身固有的坐標(biāo)系,要想直接使用傳感器原始 值來表征位置回路的當(dāng)前位置,必須要求角位置傳感器的坐標(biāo)系零點(diǎn)和極性與光電穩(wěn)定平 臺(tái)的位置回路保持一致,在裝配時(shí)需要反復(fù)讀取原始值、校正、重新裝配,效率非常低下。申 請?zhí)枮?01010584293. 4的專利公開了一種有限轉(zhuǎn)角位置回路的位置坐標(biāo)確定方法,其原 理是:采用增量式碼盤、電流檢測電路和光電開關(guān)組合定位,當(dāng)I/O口檢測到光電開關(guān)TTL 信號或到達(dá)正向機(jī)械限位時(shí)反向步進(jìn),直到光電開關(guān)信號被檢測到或脈沖計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)設(shè) 的偏角時(shí)即認(rèn)為找到系統(tǒng)零點(diǎn)。這種方法有兩個(gè)缺陷:一是增加了檢測電路、光電開關(guān)等硬 件;二是光電開關(guān)作為一種實(shí)物器件,其物理寬度可導(dǎo)致TTL信號在一個(gè)很寬的角度范圍 內(nèi)均可以被檢測到,精度無法保證。申請?zhí)枮?01210288976. 4的專利公開了一種位置傳感 器系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法,其原理是用計(jì)算機(jī)隨時(shí)監(jiān)測旋轉(zhuǎn)變壓器原始值,將旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子隨 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一角度后解除聯(lián)動(dòng),然后再用撥叉手動(dòng)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子,使得旋轉(zhuǎn)變壓器原碼匹 配電機(jī)旋轉(zhuǎn)位置。這種方法的缺陷是,使用機(jī)械裝置和人工操作,效率低下;其采用的手動(dòng) 撥叉裝置也不適合在某些集成度高、內(nèi)部空間狹小的系統(tǒng)中使用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,本發(fā)明提出了一種光電穩(wěn)定平臺(tái)的位置回路坐標(biāo)系 轉(zhuǎn)換方法,該方法無需增加硬件成本和人工參與,并且不依賴于位置傳感器裝配精度和極 性。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006] 所述一種光電穩(wěn)定平臺(tái)的位置回路坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法,其特征在于:采用以下步 驟:
[0007] 步驟1 :初始化變量:置計(jì)數(shù)器Ie_tOT= 0,位置傳感器極性P= 0,速度指令Cmd =0,全程運(yùn)動(dòng)時(shí)間變量Itime;= 0 ;
[0008] 步驟2 :打開速度回路,由以下公式計(jì)算當(dāng)前速度回路的速度指令Cmd:
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光電穩(wěn)定平臺(tái)的位置回路坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法,其特征在于:采用以下步驟: 步驟1 :初始化變量:置計(jì)數(shù)器1。_^= 0,位置傳感器極性P= 0,速度指令Cmd= 0, 全程運(yùn)動(dòng)時(shí)間變量Itim6= 0 ; 步驟2 :打開速度回路,由以下公式計(jì)算當(dāng)前速度回路的速度指令Cmd:
式中,AR是負(fù)載的機(jī)械回轉(zhuǎn)角度;t是負(fù)載的期望運(yùn)動(dòng)時(shí)間,V_是速度回路的最大速 度量,Cmax是最大速度量對應(yīng)的速度指令,t的取值使Cmd< 0. 2*Cmax; 步驟3 :根據(jù)Cmd的值對速度閾值Vd進(jìn)行估算: Vd=KjCmdK 式中,I是比例因子,取值范圍為0. 1至0. 4 ; 步驟4 :以速度指令Cmd驅(qū)動(dòng)速度回路,使得負(fù)載正向恒速轉(zhuǎn)動(dòng),并實(shí)時(shí)采集速度反饋 信號V,并與閾值Vd比較,當(dāng)|V| <Vd時(shí),讀取正向機(jī)械限位的位置傳感器原碼C,2d; 步驟5 :以速度指令-Cmd驅(qū)動(dòng)速度回路,使得負(fù)載逆向恒速轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 統(tǒng)計(jì)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間;實(shí)時(shí)采集速度反饋信號V,當(dāng)|V| <Vd時(shí),將I_tCT當(dāng)前值賦 給ItinM,并置1。_"= 〇,同時(shí)讀取逆向機(jī)械限位的位置傳感器原碼為A挪; 步驟6 :以速度指令Cmd驅(qū)動(dòng)速度回路,使得負(fù)載正向恒速轉(zhuǎn)動(dòng),啟動(dòng)計(jì)數(shù)器1。。_,統(tǒng) 計(jì)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間,當(dāng)時(shí),記錄近似機(jī)械中點(diǎn)的位置傳感器原碼為Brfd; 步驟7 :計(jì)算位置回路所關(guān)聯(lián)的角位置傳感器的數(shù)據(jù)變化極性: 取 -Cr2d_Br2d,Dba -Br2d-Ar2d; 如果 |Dcb| 彡 |Dj 且Dba>0,P = 1; 如果 |Deb| > |Dj 且Dba〈0,P = -l; 如果 |Deb| < |Dj 且Deb>0,P = 1; 如果 |Deb| < |Dj 且Deb〈0,P = -l; P= 1時(shí),表明角位置傳感器數(shù)據(jù)變化的極性與位置回路坐標(biāo)系極性定義相同,P= -1 時(shí),表明角位置傳感器數(shù)據(jù)變化的極性與位置回路坐標(biāo)系極性定義相反; 步驟8 :通過以下方法歸一化AD: 取Dra=Cr2d-Ar2d 當(dāng)P= 1 且Dca>0 時(shí):AD=Dca 當(dāng)P= 1 且Dea〈0 時(shí):AD=Dea+R2Dmax 當(dāng)P= -1 且Dca>0 時(shí):AD=R2Dmax-Dca 當(dāng)P=_l且Dca〈0 時(shí):AD= -Dca 其中R2D_是位置傳感器的滿量程值對應(yīng)的原碼;AD是實(shí)際測量的負(fù)載機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)范 圍對應(yīng)的歸一化原碼值; 步驟9 :通過以下轉(zhuǎn)換過程得到負(fù)載在機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)任意位置的角位置傳感器原碼Xrfd在位置回路坐標(biāo)系下的角度值A(chǔ)ngle: 取Dxa=Xr2d-Ar2d
【專利摘要】本發(fā)明提出一種光電穩(wěn)定平臺(tái)位置回路坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法,適用于采用旋轉(zhuǎn)變壓器或絕對式光電編碼器等角位置傳感器的有限轉(zhuǎn)角電機(jī)傳動(dòng)裝置。本發(fā)明利用光電穩(wěn)定平臺(tái)自身的速度回路,分時(shí)對負(fù)載進(jìn)行正程、逆程恒速驅(qū)動(dòng),在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速率,并和閾值進(jìn)行比較。在滿足閾值條件下,分別讀取位置回路左機(jī)械限位、右機(jī)械限位和近似機(jī)械中點(diǎn)的位置傳感器原碼,然后計(jì)算角位置傳感器原坐標(biāo)系與穩(wěn)定平臺(tái)坐標(biāo)系的極性差;進(jìn)而通過計(jì)算將角位置傳感器坐標(biāo)系映射到穩(wěn)定平臺(tái)坐標(biāo)系。該方法完全由軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn),不增加硬件成本開銷,并且可以消除角位置傳感器與機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸的安裝偏差,解決了以往對安裝誤差要求嚴(yán)格、人工參與調(diào)試效率低下的問題。
【IPC分類】G05D1-03
【公開號】CN104571116
【申請?zhí)枴緾N201510009896
【發(fā)明人】王新偉, 吳玉敬, 贠平平, 韓瑞, 劉建偉, 惠治國, 武強(qiáng), 牛靜, 雷霏霖, 姜粉娥, 盧曉敏, 晁盛學(xué)
【申請人】西安應(yīng)用光學(xué)研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月9日