CN115031760B - 一种转台速率精度与平稳性确定方法及*** - Google Patents

一种转台速率精度与平稳性确定方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种转台速率精度与平稳性确定方法及***，涉及转台测试领域，方法包括根据所述设定定角间隔确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔所对应的编码器码值；根据所述编码器码值产生触发脉冲信号；根据所述触发脉冲信号确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔的时间；根据所述时间确定所述转台被测轴的速率精度和角速度平稳性。本发明能够实现对转台被测轴速率精度和平稳性的实时测量。

Description

一种转台速率精度与平稳性确定方法及***
技术领域
本发明涉及转台测试领域，特别是涉及一种转台速率精度与平稳性确定方法及***。
背景技术
转台是一种用于标定、测试及检验惯性器件的设备，其通过提供高精度的转动速率，做为惯性器件速率测试的物理激励基准，使惯性器件敏感到精确、稳定的速率输入，从而实现惯性器件误差精度的测试。随着惯性器件技术的不断发展，其速率精度指标不断提高，对转台的速率精度和平稳性要求也进一步提高。因此，亟需一种研究转台转轴实际速率精度和平稳性方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种转台速率精度与平稳性确定方法及***，以实现对转台被测轴速率精度和平稳性的实时测量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种转台速率精度与平稳性确定方法，包括：
获取转台被测轴的设定定角间隔；
根据所述设定定角间隔确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔所对应的编码器码值；
根据所述编码器码值产生触发脉冲信号；
根据所述触发脉冲信号确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔的时间；
根据所述时间确定所述转台被测轴的速率精度和角速度平稳性。
可选地，所述编码器码值的表达式为：
其中，m′为转台被测轴转过定角间隔所对应的码值，P为编码器分辨率，Q为编码器倍频数，R为细分盒细分倍数，M为定角间隔。
可选地，所述根据所述编码器码值产生触发脉冲信号，具体包括：
根据所述编码器码值与初始值设置触发脉冲标志点；
获取编码器实时码值；
根据所述编码器实时码值和所述触发脉冲标志点确定码值偏差；
根据所述码值偏差和下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值确定触发脉冲信号。
可选地，所述根据所述码值偏差和下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值确定触发脉冲信号，具体包括：
判断所述码值偏差是否小于下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值；若是，则产生触发脉冲信号；若否，则返回步骤“获取编码器实时码值”。
可选地，所述触发脉冲标志点的表达式为：
uk＝m0+k·m′
其中，uk为触发脉冲标志点，k为已产生的触发脉冲总个数，m0为初始值，m′为转台被测轴转过定角间隔所对应的码值。
可选地，所述码值偏差的表达式为：
e＝uk-m
其中，e为码值偏差，uk为触发脉冲标志点，m为编码器实时码值。
可选地，所述速率精度的表达式为：
其中，Uω为角速率精度；Tg为转过定角间隔所用时间的名义值；Ti为第i个相邻触发脉冲时间间隔，n为相邻触发脉冲时间间隔个数，i为相邻触发脉冲时间间隔的序号。
可选地，所述角速度平稳性的表达式为：
其中，σω为角速率平稳性，Ti为第i个相邻触发脉冲时间间隔，n为相邻触发脉冲时间间隔个数，i为相邻触发脉冲时间间隔的序号。
一种转台速率精度与平稳性确定***，包括：
获取模块，用于获取转台被测轴的设定定角间隔；
编码器码值确定模块，用于根据所述设定定角间隔确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔所对应的编码器码值；
触发脉冲信号产生模块，用于根据所述编码器码值产生触发脉冲信号；
时间确定模块，用于根据所述触发脉冲信号确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔的时间；
速率精度和角速度平稳性确定模块，用于根据所述时间确定所述转台被测轴的速率精度和角速度平稳性。
可选地，所述编码器码值的表达式为：
其中，m′为转台被测轴转过定角间隔所对应的码值，P为编码器分辨率，Q为编码器倍频数，R为细分盒细分倍数，M为定角间隔。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明通过获取转台被测轴的设定定角间隔；根据设定定角间隔确定转台被测轴转过设定定角间隔所对应的编码器码值；根据编码器码值产生触发脉冲信号；根据触发脉冲信号确定转台被测轴转过设定定角间隔的时间；根据时间确定转台被测轴的速率精度和角速度平稳性，从而实现对速率精度和角速度平稳性的实时测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的转台速率精度与平稳性确定方法流程图；
图2为本发明提供的转台速率精度与平稳性确定方法在实际应用中的流程图；
图3为本发明提供的产生触发脉冲信号的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种转台速率精度与平稳性确定方法及***，以实现对转台被测轴速率精度和平稳性的实时测量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供的一种转台速率精度与平稳性确定方法，包括：
步骤101：获取转台被测轴的设定定角间隔。
步骤102：根据所述设定定角间隔确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔所对应的编码器码值。其中，所述编码器码值的表达式为：
其中，m′为转台被测轴转过定角间隔所对应的码值，即编码器码值，P为编码器分辨率，Q为编码器倍频数，R为细分盒细分倍数，M为定角间隔。
步骤103：根据所述编码器码值产生触发脉冲信号。
步骤103，具体包括：
根据所述编码器码值与初始值设置触发脉冲标志点。其中，所述触发脉冲标志点的表达式为：
uk＝m0+k·m′
其中，uk为触发脉冲标志点，具体为第k个触发脉冲标志点，k为已产生的触发脉冲总个数，m0为初始值，m′为转台被测轴转过定角间隔所对应的码值。
获取编码器实时码值。
根据所述编码器实时码值和所述触发脉冲标志点确定码值偏差。其中，所述码值偏差的表达式为：
e＝uk-m
其中，e为码值偏差，uk为触发脉冲标志点，m为编码器实时码值。
根据所述码值偏差和下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值确定触发脉冲信号。其中，所述根据所述码值偏差和下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值确定触发脉冲信号，具体包括：判断所述码值偏差是否小于下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值；若是，则产生触发脉冲信号；若否，则返回步骤“获取编码器实时码值”。
步骤104：根据所述触发脉冲信号确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔的时间。
步骤105：根据所述时间确定所述转台被测轴的速率精度和角速度平稳性。
其中，所述速率精度的表达式为：
其中，Uω为角速率精度；Tg为转过定角间隔所用时间的名义值；Ti为第i(i＝1，2，3......n)个相邻触发脉冲时间间隔，n为相邻触发脉冲时间间隔个数，i为相邻触发脉冲时间间隔的序号。
其中，所述角速度平稳性的表达式为：
其中，σω为角速率平稳性，Ti为第i(i＝1，2，3......n)个相邻触发脉冲时间间隔，n为相邻触发脉冲时间间隔个数，i为相邻触发脉冲时间间隔的序号。
本发明还提供一种转台速率精度与平稳性确定***，包括：
获取模块，用于获取转台被测轴的设定定角间隔。
编码器码值确定模块，用于根据所述设定定角间隔确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔所对应的编码器码值。
触发脉冲信号产生模块，用于根据所述编码器码值产生触发脉冲信号。
时间确定模块，用于根据所述触发脉冲信号确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔的时间。
速率精度和角速度平稳性确定模块，用于根据所述时间确定所述转台被测轴的速率精度和角速度平稳性。
其中，所述编码器码值的表达式为：
其中，m′为转台被测轴转过定角间隔所对应的码值，P为编码器分辨率，Q为编码器倍频数，R为细分盒细分倍数，M为定角间隔。
与现有技术相比，本发明设置转台被测轴的给定速率，让转台被测轴按设定速率运动；设置定角间隔，对其进行相应处理得到转台被测轴转过定角间隔所对应的编码器码值；在转台实时控制计算机的运行环境中设置脉冲触发程序，实时检测转台被测轴编码器码值，根据所得实测码值与脉冲触发程序产生触发脉冲信号；对所产生触发脉冲信号其进行处理，得到转台被测轴转过定角间隔所用时间；对所得转台被测轴转过定角间隔所用时间进行运算处理，得到相应的速率精度与平稳性。该方法通过对转台被测轴实际速率精度和平稳性进行实时测试并以该数据为依据进一步调试转台控制参数，以使转台实际转动速率达到高精度要求，同时，该方法还具有原理简单、测量简便直观等特点。
如图2所示，本发明还提供一种转台速率精度与平稳性确定方法在实际应用中更为具体的实施例，步骤如下：
步骤S1)设置转台被测轴的给定速率，让转台被测轴按设定速率运动。
设转台被测轴设转台被测轴给定转速为1000°/s；定角间隔M为360°，编码器分辨率P为36000线，编码器倍频数Q为4，细分盒细分倍数R为25，传动电机以某永磁无刷力矩电机为例，其主要参数如表1所示：
表1永磁无刷力矩电机主要参数
序号 名称 参数
1 极对数 19
2 额定电流 8.1A
3 额定电压 314V
4 额定力矩 100N·m
5 两相串联电阻 4.01Ω
6 两相串联电感 27.3mH
步骤S2)，对设置定角间隔进行相应处理得到转台被测轴转过定角间隔所对应的编码器码值；根据步骤S1)所设定的转台被测轴转过定角间隔，得到对应的编码器码值，具体为：
式中：m′为转台被测轴转过定角间隔所对应的码值m′，P为编码器分辨率，Q为编码器倍频数，R为细分盒细分倍数，M为定角间隔。
步骤S3)在转台实时控制计算机的运行环境中设置脉冲触发程序，实时检测转台被测轴编码器码值，根据所得实测码值与脉冲触发程序产生触发脉冲信号。
在转台实时控制计算机的运行环境中设置脉冲触发程序，参见图3，实时检测转台被测轴编码器码值，根据所得实测码值与脉冲触发程序产生触发脉冲信号，具体为：
步骤S3-1)编码器当前码值作为初始值m0，设置触发脉冲标志点为
uk＝m0+k·m′ (2)
式中：uk为触发脉冲标志点，k(k＝1,2,3…)为已产生的触发脉冲总个数。
步骤S3-2)实时检测编码器码值，并将其与标志点进行比较，得到相应的码值偏差，具体如下：
e＝uk-m (3)
式中：m为当前编码器码值，e为编码器当前码值与触发脉冲标志点偏差。
步骤S3-3)设置下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值m″，判断e是否小于m″，如果满足该条件，则产生一个触发脉冲信号。
步骤S4)对步骤S3所产生触发脉冲信号进行处理，得到转台被测轴转过定角间隔所用时间，具体为：
当脉冲信号检测模块捕获到触发脉冲信号时，将控制定时器模块清零并启动定时器模块开始计时，同时继续检测下一个触发脉冲信号；当捕获到下一个触发脉冲信号时，记录并保存定时器模块中的时间值T，该时间值即为转台被测轴转过定角间隔所用时间，同时将再次控制定时器模块清零并重新启动定时器模块计时，如此周而复始，从而可获得多个转台被测轴转过定角间隔所用时间。
步骤S5)对步骤S4所得转台被测轴转过定角间隔所用时间进行运算处理，得到相应的速率精度与平稳性，其算公式分别如式4和式5所示。
转台被测轴的速率精度，具体为：
式中：Uω为角速率精度；Tg为转过定角间隔所用时间的名义值；Ti为第i个相邻触发脉冲时间间隔，n为相邻触发脉冲时间间隔个数。
得到转台被测轴的角速率平稳性，具体为：
式中：σω为角速率平稳性。
值得注意的是，转台被测轴刚开始运动时，其实际速率可能由于加速度小而未能达到给定速率，此时所测得转台被测轴转过定角间隔所用时间不准确，应去除，等速率稳定后再记录并进行相应计算。
为验证本发明所提出方法的可靠性，再设置几组转台被测轴给定速率和定角间隔按照步骤(2)～步骤(5)进行测试计算，速率和定角间隔的对应关系如表2所示。
表2转台被测轴给定速率和定角间隔对应关系
给定速率(°/s) 500 10 5 1 0.5 0.005
定角间隔(°) 360 360 10 10 1 1
根据上述步骤所得计算结果如表3所示，表中，Tj(j＝1,2,3…)为定时器模块中的时间值：
表3转台被测轴速率精度和平稳性计算的相关结果
本发明设置转台被测轴的给定速率，让转台被测轴按设定速率运动；设置定角间隔，对其进行相应处理得到转台被测轴转过定角间隔所对应的编码器码值；在转台实时控制计算机的运行环境中设置脉冲触发程序，实时检测转台被测轴编码器码值，根据所得实测码值与脉冲触发程序产生触发脉冲信号；根据所产生触发脉冲信号并对其进行处理，得到转台被测轴转过定角间隔所用时间；根据所得转台被测轴转过定角间隔所用时间并对其进行运算处理，得到相应的速率精度与平稳性。本发明能简便、高校、直观的计算出转台的角速率精度和平稳性。通过对转台转轴实际速率的精度和平稳性进行实时测试并以该数据为依据进一步调试转台控制参数，以使转台实际转动速率达到高精度要求具有重要意义。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种转台速率精度与平稳性确定方法，其特征在于，包括：
获取转台被测轴的设定定角间隔；
根据所述设定定角间隔确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔所对应的编码器码值；
根据所述编码器码值产生触发脉冲信号；
根据所述触发脉冲信号确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔的时间；
根据所述时间确定所述转台被测轴的速率精度和角速度平稳性；
所述根据所述编码器码值产生触发脉冲信号，具体包括：
根据所述编码器码值与初始值设置触发脉冲标志点；
获取编码器实时码值；
根据所述编码器实时码值和所述触发脉冲标志点确定码值偏差；
根据所述码值偏差和下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值确定触发脉冲信号；
所述根据所述码值偏差和下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值确定触发脉冲信号，具体包括：
判断所述码值偏差是否小于下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值；若是，则产生触发脉冲信号；若否，则返回步骤“获取编码器实时码值”；
所述触发脉冲标志点的表达式为：
uk＝m0+k·m′
其中，uk为触发脉冲标志点，k为已产生的触发脉冲总个数，m0为初始值，m′为转台被测轴转过定角间隔所对应的码值。
2.根据权利要求1所述的转台速率精度与平稳性确定方法，其特征在于，所述编码器码值的表达式为：
其中，m′为转台被测轴转过定角间隔所对应的码值，P为编码器分辨率，Q为编码器倍频数，R为细分盒细分倍数，M为定角间隔。
3.根据权利要求1所述的转台速率精度与平稳性确定方法，其特征在于，所述码值偏差的表达式为：
e＝uk-m
其中，e为码值偏差，uk为触发脉冲标志点，m为编码器实时码值。
4.根据权利要求1所述的转台速率精度与平稳性确定方法，其特征在于，所述速率精度的表达式为：
其中，Uω为角速率精度；Tg为转过定角间隔所用时间的名义值；Ti为第i个相邻触发脉冲时间间隔，n为相邻触发脉冲时间间隔个数，i为相邻触发脉冲时间间隔的序号。
5.根据权利要求1所述的转台速率精度与平稳性确定方法，其特征在于，所述角速度平稳性的表达式为：
其中，σω为角速率平稳性，Ti为第i个相邻触发脉冲时间间隔，n为相邻触发脉冲时间间隔个数，i为相邻触发脉冲时间间隔的序号。
6.一种转台速率精度与平稳性确定***，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取转台被测轴的设定定角间隔；
编码器码值确定模块，用于根据所述设定定角间隔确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔所对应的编码器码值；
触发脉冲信号产生模块，用于根据所述编码器码值产生触发脉冲信号；
时间确定模块，用于根据所述触发脉冲信号确定所述转台被测轴转过所述设定定角间隔的时间；
速率精度和角速度平稳性确定模块，用于根据所述时间确定所述转台被测轴的速率精度和角速度平稳性；
所述根据所述编码器码值产生触发脉冲信号，具体包括：
根据所述编码器码值与初始值设置触发脉冲标志点；
获取编码器实时码值；
根据所述编码器实时码值和所述触发脉冲标志点确定码值偏差；
根据所述码值偏差和下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值确定触发脉冲信号；
所述根据所述码值偏差和下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值确定触发脉冲信号，具体包括：
判断所述码值偏差是否小于下发触发脉冲信号到捕获触发脉冲信号转台被测轴转动角度所对应的码值；若是，则产生触发脉冲信号；若否，则返回步骤“获取编码器实时码值”；
所述触发脉冲标志点的表达式为：
uk＝m0+k·m′
其中，uk为触发脉冲标志点，k为已产生的触发脉冲总个数，m0为初始值，m′为转台被测轴转过定角间隔所对应的码值。
7.根据权利要求6所述的转台速率精度与平稳性确定***，其特征在于，所述编码器码值的表达式为：
其中，m′为转台被测轴转过定角间隔所对应的码值，P为编码器分辨率，Q为编码器倍频数，R为细分盒细分倍数，M为定角间隔。
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