高准确度转台中动态测角方法的研究

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1、2011年4月第31卷第2期宇航计测技术JoumalofAstronauticMetrolog)randMeasurementApr．，2011V01．31．No．2文章编号：l000—7202(2011)02一0008—05中图分类号：TH741高准确度转台中动态测角方法的研究唐声权刘均松张新磊(北京航天计量测试技术研究所，北京100076)文献标识码：A摘要设计了一套用于高准确度转台中动态测角的方案。该方案在输出角位置的同时，在其模拟信号被采样时刻和数据传输结束时刻发出标示信号，从而准确标定每一个角位置产生的时间点与位置值的对应关系，达到对

2、被测试惯性产品动态校准的目的。同时，提出了一种可以进行自校准的设计方法。关键词转台动态测角模拟信号数据传输数模转换ReseachOnDynamicGoniometryofHigh—accuracyMotionSimlllatorTANGSheng—quanUUJun啪ngZHANGXin·lei(BeijingAe瑚p∞eInstituteforMetmlo盱龃dMe聃u陀眦nt，Beijillg100076)AbstractTheschemeformeausu咖entofhigh—accuracymotionSimulator’dyn踟ica

3、n甜eisde—signed．Themethodgivesthe跏glepositionsinmotion鹄di舀talValues，andattlles锄etime舀v∞everyposition’ssampletimepointwhenitw鹊aanalogsignal．Asaresult，eVeryposition’8gene砌ttimepointisaccuratelymarked，andthe∞datasc龃beusedforcalib训ngthedynamicp锄meterofinertialprDducts．Inaddifion，

4、amethodforself-calib“ningisdesigned．KeywordsMotionsimulatorDyn锄icgoniometryAnalogsi伊alData呦smissionDigital-analogconversion1引言传统上高准确度转台以实现精密角位置、精密角速率为主要目的，以此来实现对惯性组合准确度的校准。因此，划分为速率转台，位置转台等。与之同时，工业发展对转台性能指标的要求也在不断提高。尤其是动态测试数据的提供能力，成为近年来研究的热点。2转台动态测角的基本原理对于目前的转台来说，获得一个准确的静止位置已

5、经得到成熟的发展。其基本原理如下：将高准确度的位置传感器(例如光电编码器)在％时刻获得的模拟正弦信号，通过滤波、模数转换电路处理和数据传输，在f，时刻得到模数转换完毕的位置值，如果转台处于静止或收藕日期：2011—0l—04，修回日期：20ll—03一08作者简介：唐声权(1985一)，男，硕士研究生，主要研究方向：惯性器件测试技术。第2期高准确度转台中动态测角方法的研究·9·者低速状态，获得数字量位置值的时刻‘，的实际位置与采集模拟信号时刻％的位置值近似一致，那么这个位置值就是测量所获得的静止位置‘引。但是，对于以速度秽转动的转台来说，电路中

6、存在模数转换时间和数据传输时间，两者之和为(忽略传感器中光电转换时间)△t=(tl一％)(1)式中：f0——电路对码盘的模拟输出信号开始采样的时刻；t，——t。时刻采样信号通过转换和传输后得到数字形式的位置值的时刻。所以，运动中的转台在％时刻和￡，时刻的位置是不一样的，其差值为△p=△f×秽(2)式中：移——转台的转动角速率。以海德汉IKl2l数据细分卡为例，其数据刷新周期为35斗s，因此当采用外部脉冲触发来读取细分卡中锁存的位置值时，总是上一个时刻刷新的角度值。且采样脉冲落在35斗s之间的任意时刻，由于读取指令和细分卡采样指令不能同步，时间的

7、差值缸在(0～35)斗s之间不定(称“盲区”)，因此产生了由于速度的引入造成的动态测角误差，俗称“速度引入误差”。举例来说，如果轴以100。／s运动，获得数字位置值时，转台实际上已经在该位置基础上又移动了00一0．0035。(0”一12．6”)，对一些需要高准确度动态校准的惯导产品来说这个误差是不能忽略的。如果希望动态位置误差在±l”以内，则100。／s运动时的延迟时间的不确定度不能大于2”。因此，动态测角本质上就是对运动中的转台获得一个实时对应的准确位置值。在这个误差的产生原因中，由于延时时间很短，可以认为速度是不变的的，不确定的是血。为了获

8、得准确的角度值：要么减少缸，从而减少误差；要么准确标定血，以及模拟采样的精确时刻t。。3测角方案的选择如果要减少出，对于硬件电路设计来说，必须做到模数