[发明专利]转台测角系统误差实时在线测试及补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及惯性导航测试技术，具体说就是一种转台测角系统误差实时在线测试及补偿方法。

背景技术

转台(包括测试转台、仿真转台、离心机等高精度旋转设备)以其能提供高精度的空间方位、速度、加速度基准，被主要用于惯性系统或惯性仪表等精密仪器的精度检验、误差标定、性能测试、仿真研究中；转台是航空、航天、航海、国防军事等领域不可缺少的重要设备，因此转台系统精度指标至关重要；转台系统的精度主要取决于测角系统的精度，而影响测角系统的精度因素很多如机械系统的安装误差(通常表现为长周期形式)电器系统误差(表现为短周期形式)等，实际中电器系统误差是引起测角系统误差漂移的主要因素；转台系统在交付验收、投入使用后如何保证其系统精度的长期稳定可靠是使用者最关心的问题；为此，通常的做法是定期对转台测角系统精度进行测试标定，其过程是用高精度的外基准，如齿盘、多面棱镜和自准直仪等设备，在专业人员操作下逐点测试，通过分析找到谐波误差的形式、幅度大小，然后离线分析确定调整方案进行补偿调整，之后再进行测角系统标定测试，观察补偿效果，如果达不到要求还要反复标定测试几次，直至谐波误差达到要求为止，测试补偿过程繁琐，由于谐波误差测试和分析与谐波误差的补偿调整是分开进行的，补偿效果不能直接在线观察，补偿调整费时费力且存在盲目性；由于在使用过程中不能及时发现测角系统误差，不能确保在检测周期之间测角精度发生漂移，造成测试精度超差，影响转台系统性能。因此现有转台测角系统精度测试方法缺乏时效性，不能实时在线进行测角系统精度监测，缺少一种能在转台系统运行中实时在线监测和补偿测角系统精度的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于圆感应同步器的转台测角系统误差实时在线测试及补偿方法。本发明的目的是这样实现的：步骤如下：

步骤一：测试控制器输出信号

使转台系统启动闭环，给定转速为零速，在控制系统硬件电路上选取适当的观测点，用示波器监测校正控制器输出信号u(t)，此时在示波器上可以看到幅度接近零的直流电平；

步骤二：给定转台系统转速

选取在转台系统闭环带宽内，使系统能够复现、跟踪、放大谐波误差信号频段的特定转速10°/sec，20°/sec，30°/sec转动转台；待转台系统速度平稳匀速后，进行控制系统输出信号的谐波误差观察和分析；

步骤三：输出信号的谐波误差观察和分析

假设当转台以10°/sec速度转动时

1)如果通过示波器能观察到有周期为100ms即10Hz的正弦波形出现时，说明系统中存在着一次谐波误差；

2)如果此时观察到的是周期为50ms即20Hz的正弦波形的情况，则表明系统中存在二次谐波误差干扰；

3)如果此时观察到的即有周期为100ms即10Hz的正弦波形，又有周期为50ms即20Hz的正弦波形的情况，可以断定系统中存在一次和二次谐波误差干扰；

4)如果通过示波器观察到的只是固定的直流电平，或无规律的电平波动，或高频测量噪声，则说明系统中不存在谐波误差；

步骤四：谐波误差的补偿

通过步骤三的观察分析，如果发现系统中存在着一次、二次谐波误差，在保持上述相应恒定转动速度的前提下进行误差调整

1)一次谐波误差的补偿调整

当确定系统中存在有一次谐波误差时，取一路激磁信号，正弦或余弦(根据调整来确定)与反馈信号，在测角电路板上经电路进行叠加，通过一边调整电路补偿环节的移相电路和幅值电路参数，一边用示波器观察控制器输出信号u(t)中谐波误差的变化情况，使其补偿作用，幅度和相位，恰好与耦合产生的一次谐波误差作用相反，在线动态观察补偿效果，使一次谐波误差调整到最小程度，从而达到补偿的目的；

2)二次谐波误差的补偿调整

根据二次谐波误差产生的原理，在线调整激磁电源两相输出信号的相位差和幅值偏差，达到抵消干扰的程度从而实现误差补偿；

(1)相位差调整

在测角系统感应同步器激磁电源板正、余弦两相相位输出信号电路上，假定余弦信号跟踪正弦信号相位，以保持两路输出信号的相位差恒定不变，通过调节余弦电路的相位设置参数，即改变跟踪正弦的移相环节参数-改变其电位器电阻值，使余弦相位的跟踪设定值发生改变，由于正、余弦相位回路是各自独立的闭环负反馈控制系统，这样当其余弦相位设定值改变时，其输出相位随之改变，从而实现两相输出相位差的变化；

(2)幅值偏差