[发明专利]一种多参数测试仪器多模式宽速率无缝切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多参数测试仪器的模式切换控制方法。

背景技术

多参数测试仪器全称为高精度惯性器件多参数测试仪器，是仿真转台的进一步发展，在仿真转台的基础上集成了陀螺仪与加速度计。其机构包括基座、框架、精密轴承、转轴、法兰盘、滑环、电机等，电气部分包括控制单元、电源模块、功率单元、显示模块、接口模块、机柜等，工作过程主要是在控制单元的控制下，由大功率力矩电机提供驱动力，进行多轴的精密回转运动。滑环完成多模信号同步随动传输、电机提供驱动力矩，控制单元进行高精密多模式控制，其主要作用是光纤、激光、机械、捷连惯组多模测试与标定。控制单元是多参数测试仪器的电气控制主体，包括多模态激励、驱动、测角、多模信号传输、高精度宽速率控制等模块，其中高精度宽速率控制与无缝切换是支撑控制单元的关键技术。

多参数测试仪器的应用对象较多，根据多参数测试仪器的性能指标要求，多参数测试仪器需具有良好的位置精度要求、精确的低速特性和较宽的速率范围(0.0001-200°/s)。由于运动控制卡芯片接收编码器脉冲数时，具有最大频率，受到这个最大频率的限制，编码器的细分倍数不能是恒定的，是需要变化的。针对多参数测试仪器的宽速率范围要求，编码器细分倍数的变化将导致仪器分辨率，尤其是反馈特性的改变，进而影响控制策略的有效性。测试仪器多模式宽速率高精度的指标特性客观要求控制策略能够进行自主无缝切换，以适应多参数测试仪器的特殊性能需求，而多参数仪器的运行特性导致没有一种普遍适用的控制策略能够在多模式，宽速率范围内对仪器进行有效控制。

目前，多参数测试仪器的工作模式切换包括两个步骤：(1)切换仪器的分辨率；(2)对控制策略简单调整参数。现有方法存在如下三个问题：(1)在低速与高速切换时系统抖振明显；(2)不同工作模式下使用同一种控制策略，无法根据系统的工作状态来达到最优控制；(3)系统切换过后无自适应调整过程，在不同工作环境下适应性不好。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种多参数测试仪器多模式宽速率无缝切换方法，该方法克服了多参数仪器模式切换时系统抖振明显，对多工作模式在恶劣环境下适应性差的问题，能够满足多参数仪器多模式高精度宽速率无缝切换的要求。

本发明的技术解决方案是：一种多参数测试仪器多模式宽速率无缝切换方法，包括如下步骤：

(1)将多参数测试仪器的速率范围进行n1等分，得到n1个速率区间，同时将多参数测试仪器的工作方式与n1个速率区间进行两两任意组合，共得到3n1种工作模式；所述的工作方式包括速率工作方式、位置工作方式、动态仿真工作方式；

n1个速率区间分别为：

其中，M为多参数测试仪器的带宽，n为多参数测试仪器的线数，k为细分倍数。

(2)建立多参数测试仪器的控制策略库；所述的控制策略库由控制策略构成，控制策略包含控制率与模糊自调谐器的组合，所述的模糊自调谐器对控制率进行自适应调整；所述的控制率对多参数测试仪器在确定工作模式下的运行进行控制，为滑模控制率；

(3)建立多参数测试仪器的模型，对于步骤(1)的3n1种工作模式，采用计算机仿真的方式对步骤(2)中控制策略库的每一条控制策略进行逐一验证，查找到能够满足要求的工作模式与控制策略的组合，并将组合写入准模式切换查找表；

(4)利用多参数测试仪器对准模式切换表进行实际验证，找出每一种工作模式下唯一的最优的控制策略，并写入模式切换查找表；

(5)在多参数测试仪器实际运行过程中，根据多参数测试仪器的实际工作模式，查找模式切换查找表，并根据模式切换查找表选择最优控制策略进行无缝切换控制。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明根据多参仪器运行状态、指标要求与控制策略的相关性，通过经过事先验证的模式切换查找表选择最优的控制策略，解决了多参仪器不同工作模式下使用同一种控制策略，无法根据系统的工作状态来达到最优控制的难题；

(2)本发明方法结合仪器当前工作状态、性能指标、最优模式切换查找表来选择最优控制策略，使仪器系统时刻处于最优工作状态，可以在多模式下有效的实现仪器系统的性能指标要求，最大限度的发挥仪器系统的性能，保证多参仪器对各种测试环境的适应性，方法简单、有效、切换智能，适应性强，自动化程度高；