[发明专利]双轴转位机构控制系统、控制方法及捷联惯组自标定方法

说明书

本发明公开了双轴转位机构控制系统、控制方法及捷联惯组自标定方法，该控制系统包括依次连接的角位置传感器、模数转换器、DSP微处理器、FPGA处理器、电机驱动电路、电机，该控制方法包括角位置信号的采集和解析、基于解析结果的闭环控制后生成数字控制量及通过数字控制量的输出驱动电机转动等步骤，该自标定方法利用上述的控制系统或控制方法进行标定。本发明能够实现对双轴转位机构角位置数据的高精度采集及对双轴转位机构的高精度闭环控制，有效实现了对双轴转位机构速度环和位置环的高精度控制，进而实现了捷联惯组的自标定功能。

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，更为具体来说，本发明为双轴转位机构控制系统、控制方法及捷联惯组自标定方法。

背景技术

目前，基于双轴转位捷联惯组的车载定位定向设备可以在不依赖外部信息的条件下为车辆提供方位、姿态及定位信息。但是，传统的捷联惯组存在系统参数漂移，因此，为保持定位定向的精度，需要定期(一年左右)为捷联惯组中的惯性器件进行标定。

常规的标定方法是：将捷联惯组从载车上拆除后单独进行标定，这种方法导致设备维护工作非常繁杂。虽然也有人尝试在线标定的方法，但是由于技术上的局限，常规方法的标定精度往往难以达到要求。

因此，如何避免线下标定的繁杂的设备维护工作、保证在线标定捷联惯组的精度，已成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

发明内容

为解决现有捷联惯组的标定方法存在的设备维护工作繁杂或者标定精度低等问题，本发明创新地公开了一种双轴转位机构控制系统、控制方法及捷联惯组自标定方法，通过高精度实时角位置采集、高精度PID控制算法，实现双轴转位机构的角位置和角速率控制，进一步实现激光捷联惯组高精度高可靠性的自标定，有效解决了上述问题。

为实现上述技术目的，本发明公开了一种双轴转位机构控制系统，该控制系统包括依次连接的角位置传感器、模数转换器、DSP微处理器、FPGA处理器、电机驱动电路、电机；

所述角位置传感器，用于采集捷联惯组的双轴转位机构的角位置信号，且所述角位置信号为模拟量；

所述模数转换器，用于将上述模拟量形式的角位置信号转换为数字量形式的角位置信号；

所述DSP微处理器，对所述数字量形式的角位置信号进行解析，以得到所述双轴转位机构的实时数字轴角信号；利用所述实时数字轴角信号计算出所述双轴转位机构的双轴位置信息和双轴速率信息；利用所述双轴位置信息、双轴速率信息及来自上位机的目标角位置信息进行闭环控制，生成数字控制信号；

所述FPGA处理器，利用所述数字控制信号生成脉冲宽度调制信号，通过所述脉冲宽度调制信号驱动电机驱动电路；

所述电机驱动电路，用于输出驱动电机进行转动的电信号；

所述电机，用于带动双轴转位机构运动。

进一步地，所述角位置传感器为旋转变压器。

进一步地，所述电机为力矩电机。

进一步地，所述DSP微处理器包括位置PID控制器和速度PID控制器，分别用于处理双轴位置信息和双轴速率信息。

基于上述的技术方案，本发明能够实现对双轴转位机构的角位置信号进行高精度的数据采集和解析，进而基于解析的结果进行闭环控制、生成数字控制量，最后通过数字控制量的输出驱动电机转动，完成对双轴转位机构的高精度有效控制。

为实现上述技术目的，本发明公开了一种双轴转位机构控制方法，该控制方法包括如下步骤，

步骤1，采集捷联惯组的双轴转位机构的角位置信号，且所述角位置信号为模拟量；

步骤2，将上述模拟量形式的角位置信号转换为数字量形式的角位置信号；