傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償方法
【專利摘要】本發明是一種傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償方法，該方法包括步驟：步驟S1：通過配重使光電跟蹤系統的俯仰子系統重心位于俯仰子系統軸線上；把光電跟蹤系統固定在傾斜平臺上，通過具有電流環反饋的控制子系統勻速驅動方位子系統，實時提取控制子系統的電動機的電流信號與方位子系統的測角元器件的位置信號；標定出在方位子系統圓指向角度位置θ0時重心處于沿傾斜平臺斜面方向的最低位置；步驟S2：計算出標定的不平衡干擾力矩Mθ(t)，步驟S3：計算出傾斜平臺的任意傾斜面上的不平衡干擾力矩Mθ(t)，步驟S4：通過對電動機的電流信號補償，把補償電流反饋到電機控制回路的電流環中，從而完成對不平衡干擾力矩的補償。
【專利說明】傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的一種補償方法，具體的說，就是對傾斜平臺上光電跟蹤系統的方位子系統由于重心偏離引起的不平衡干擾力矩進行補償，提聞光電跟蹤系統跟蹤精度。
【背景技術】
[0002]光電跟蹤系統是一種高精度測量的大型設備，其俯仰子系統通過精確配重，可使俯仰子系統的重心位于俯仰軸的軸線上，而不隨俯仰角度的變化而變化；目前，光電跟蹤系統主要安裝于水平基面或接近水平的基面上工作，方位子系統重心相對方位軸的軸線的偏離基本不影響光電跟蹤系統的跟蹤精度。隨著應用要求的提高，當光電跟蹤系統安裝在有較大傾角的傾斜面上工作時，實驗證明，方位子系統重心偏離導致的不平衡干擾力矩，大大影響系統的跟蹤精度。由于光電跟蹤系統的方位子系統重量大，通過精確配平的方式使重心與方位軸重合，會導致光電跟蹤系統重量、體積、方位子系統的轉動慣量等大大增加，從而降低了光電跟蹤系統的整體性。有必要通過其他方式消除不平衡干擾力矩對光電跟蹤系統跟蹤精度的影響。
【發明內容】
[0003](一 )要解決的技術問題
[0004]本發明的目的是消除傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩對跟蹤精度的影響，保證傾斜平臺上光電跟蹤系統的跟蹤精度，為此，本發明提供一種傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償方法。
`[0005]( 二 )技術方案
[0006]本發明提供一種傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償方法，其解決技術問題所采用的技術方案包括步驟如下:
[0007]步驟S1:通過配重使光電跟蹤系統的俯仰子系統的重心位于俯仰子系統的俯仰軸的軸線上且不隨俯仰軸的仰角的變化而變化，而此時方位子系統重心不在方位子系統的方位軸的軸線上；把光電跟蹤系統固定在傾斜平臺上，通過具有電流環反饋的控制子系統勻速驅動方位子系統，并實時同步提取控制子系統的電動機的電流信號I與方位子系統的測角元器件的位置信號，標定出在方位子系統指向角度位置Θ ^時重心處于沿傾斜平臺斜面方向的最低位置；
[0008]步驟S2:對傾斜平臺的傾斜角度進行標定，得到并在標定傾斜角度α狀態和測角元器件的角度位置Θ (t)計算出標定的不平衡干擾力矩Me (t)；
[0009]步驟S3:在光電跟蹤系統工作過程中同步提取方位子系統的方位軸上測角元器件的角度位置θ (t)，再由標定出在方位子系統指向的角度位置Qtl實時測量方位子系統圓周方向上的重心與傾斜平臺傾斜方向的方位夾角計算出傾斜平臺的任意傾斜面上的不平衡干擾力矩Me (t)；[0010]步驟S4:根據電動機驅動力矩M與電動機的電流信號I之間的線性關系M=C111I,在傾斜平臺上的光電跟蹤系統跟蹤目標時，對電動機的電流信號I補償，把補償電流反饋到電機控制回路的電流環中，從而完成對不平衡干擾力矩的補償。
[0011](三)有益效果
[0012]本發明有以下優點:在不改變光電跟蹤系統重量、體積、方位子系統的轉動慣量的條件下消除了不平衡干擾力矩的影響，提高了光電跟蹤系統的跟蹤精度。適用于在大角度傾斜平臺上工作的光電跟蹤系統或雷達系統。本發明解決了光電跟蹤系統或雷達系統的方位子系統很難通過配平使系統的重心在方位軸上，在大角度傾斜平臺上工作時方位子系統重心偏離導致的不平衡干擾力矩，嚴重影響系統的跟蹤精度。本發明是把重心偏離導致的不平衡干擾力矩反饋到控制回路中，通過改變電動機的驅動電流消除不平衡干擾力矩對跟蹤精度的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償裝置結構圖。
[0014]圖2是方位子系統存在不平衡干擾力矩時重心偏移方向的標定示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0016]步驟S1:通 過配重使光電跟蹤系統的俯仰子系統的重心位于俯仰子系統的俯仰軸的軸線上且不隨俯仰軸的仰角的變化而變化，而此時方位子系統重心不在方位子系統的方位軸的軸線上；把光電跟蹤系統固定在傾斜平臺上，通過具有電流環反饋的控制子系統勻速驅動方位子系統，并實時同步提取控制子系統的電動機的電流信號I與方位子系統的測角元器件的位置信號，所述電流信號I是以2π為周期的正弦電流信號，電流信號I含有正弦電流信號的最大值為Imax和電流信號的正弦最小值為Imin ;正弦電流信號與正弦電流信號均值的交點且該交點處的斜率為正所對應的測角元器件的角度位置為θ 0,即方位子系統指向角度位置Θ ^時，重心處于沿傾斜平臺斜面方向的最低位置，由此即標定出在方位子系統圓周方向上重心的偏離方向。本具體實施中，測角元器件采用的是21位的光電編碼器；重心處于沿傾斜平臺斜面方向的最低位置時，方位子系統光電編碼器的示值%為8° 45' 31"。
[0017]步驟S2:對傾斜平臺的傾斜角度α進行標定，獲得標定的傾斜角度，并在標定的傾斜角度狀態和測角元器件的角度位置Θ (t)計算出標定的不平衡干擾力矩Me (t):
[0018]所述標定的不平衡干擾力矩Me (t)的大小表示如下:
[0019]M/} (t) = ( ―― ’ ,mi! sin [沒(/)- 61。] = mgr sin a sin [(69(/) Θ、' ]
2
[0020]式中:(；為電動機的力矩系數，mg為方位子系統與俯仰子系統的重力，r為方位子系統與俯仰子系統的重心偏離方位子系統的方位軸的距離為傾斜平臺的傾斜角度。本具體實施中，方位子系統與俯仰子系統的總重為2800kg，重心偏移量為28mm，傾斜平臺的傾斜角度α為23.5°。[0021]根據步驟SI的得到的重心的偏離方向，在傾斜角度為α /的傾斜平臺的任意傾斜面上不平衡干擾力矩Me (t)大小表示為:
【權利要求】
1.傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償方法，其特征在于實現步驟如下: 步驟S1:通過配重使光電跟蹤系統的俯仰子系統的重心位于俯仰子系統的俯仰軸的軸線上且不隨俯仰軸的仰角的變化而變化，而此時方位子系統重心不在方位子系統的方位軸的軸線上；把光電跟蹤系統固定在傾斜平臺上，通過具有電流環反饋的控制子系統勻速驅動方位子系統，并實時同步提取控制子系統的電動機的電流信號I與方位子系統的測角元器件的位置信號，標定出在方位子系統指向角度位置Θ ^時重心處于沿傾斜平臺斜面方向的最低位置； 步驟S2:對傾斜平臺的傾斜角度進行標定，得到并在標定的傾斜角度α狀態和測角元器件的角度位置Θ (t)計算出標定的不平衡干擾力矩Me (t)； 步驟S3:在光電跟蹤系統工作過程中同步提取方位子系統的方位軸上測角元器件的角度位置Θ (t)，再由標定出在方位子系統指向的角度位置Qtl實時測量方位子系統圓周方向上的重心與傾斜平臺傾斜方向的方位夾角計算出傾斜平臺的任意傾斜面上的不平衡干擾力矩Me⑴； 步驟S4:根據電動機驅動力矩M與電動機的電流信號I之間的線性關系M=CmI,在傾斜平臺上的光電跟蹤系統跟蹤目標時，對電動機的電流信號I補償，把補償電流反饋到電機控制回路的電流環中，從而完成對不平衡干擾力矩的補償。
2.如權利要求1所述傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償方法，其特征在于:所述電流信號I是以2 π為周期的正弦電流信號。
3.如權利要求2所述傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償方法，其特征在于:所述正弦電流信號與正弦電流信號均值的交點且該交點處的斜率為正所對應的測角元器件的角度位置Qtl，即方位子系統指向角度位置Qtl時，重心處于沿傾斜平臺斜面方向的最低位置，由此標定出在方位子系統圓周方向上重心的偏離方向。
4.如權利要求1所述傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償方法，其特征在于:所述標定的不平衡干擾力矩Me (t)的大小表示如下:
5.如權利要求1所述傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償方法，其特征在于:所述傾斜平臺的任意傾斜面上的不平衡干擾力矩Me (t)的大小表示為:
6.如權利要求1所述傾斜平臺上光電跟蹤系統不平衡干擾力矩的補償方法，其特征在于:所述補償電流Ib表示如下:
【文檔編號】G05D3/12GK103823481SQ201410055594
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月19日 優先權日:2014年2月19日
【發明者】劉興法, 李錦英, 杜俊峰, 溫正明, 扈宏毅 申請人:中國科學院光電技術研究所