[發明專利]雙軸轉位機構控制系統、控制方法及捷聯慣組自標定方法

有效

• 申請號: 201710986031.2
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107742997B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 鄧志寶;王盛;狄世超;張桃源;李海洲;趙曉偉;陳為;肖強;何艷梅;謝繼國
• 申請（專利權）人: 北京航天發射技術研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: H02P7/00
• 分類號: H02P7/00;H02P7/03;H02P25/02;G01C21/16
• 代理公司: 北京國之大銘知識產權代理事務所(普通合伙) 11565
• 代理人: 朱曉蕾

本發明公開了雙軸轉位機構控制系統、控制方法及捷聯慣組自標定方法，該控制系統包括依次連接的角位置傳感器、模數轉換器、DSP微處理器、FPGA處理器、電機驅動電路、電機，該控制方法包括角位置信號的采集和解析、基于解析結果的閉環控制后生成數字控制量及通過數字控制量的輸出驅動電機轉動等步驟，該自標定方法利用上述的控制系統或控制方法進行標定。本發明能夠實現對雙軸轉位機構角位置數據的高精度采集及對雙軸轉位機構的高精度閉環控制，有效實現了對雙軸轉位機構速度環和位置環的高精度控制，進而實現了捷聯慣組的自標定功能。

技術領域

本發明涉及慣性導航技術領域，更為具體來說，本發明為雙軸轉位機構控制系統、控制方法及捷聯慣組自標定方法。

背景技術

目前，基于雙軸轉位捷聯慣組的車載定位定向設備可以在不依賴外部信息的條件下為車輛提供方位、姿態及定位信息。但是，傳統的捷聯慣組存在系統參數漂移，因此，為保持定位定向的精度，需要定期(一年左右)為捷聯慣組中的慣性器件進行標定。

常規的標定方法是：將捷聯慣組從載車上拆除后單獨進行標定，這種方法導致設備維護工作非常繁雜。雖然也有人嘗試在線標定的方法，但是由于技術上的局限，常規方法的標定精度往往難以達到要求。

因此，如何避免線下標定的繁雜的設備維護工作、保證在線標定捷聯慣組的精度，已成為了本領域技術人員亟待解決的技術問題和始終研究的重點。

發明內容

為解決現有捷聯慣組的標定方法存在的設備維護工作繁雜或者標定精度低等問題，本發明創新地公開了一種雙軸轉位機構控制系統、控制方法及捷聯慣組自標定方法，通過高精度實時角位置采集、高精度PID控制算法，實現雙軸轉位機構的角位置和角速率控制，進一步實現激光捷聯慣組高精度高可靠性的自標定，有效解決了上述問題。

為實現上述技術目的，本發明公開了一種雙軸轉位機構控制系統，該控制系統包括依次連接的角位置傳感器、模數轉換器、DSP微處理器、FPGA處理器、電機驅動電路、電機；

所述角位置傳感器，用于采集捷聯慣組的雙軸轉位機構的角位置信號，且所述角位置信號為模擬量；

所述模數轉換器，用于將上述模擬量形式的角位置信號轉換為數字量形式的角位置信號；

所述DSP微處理器，對所述數字量形式的角位置信號進行解析，以得到所述雙軸轉位機構的實時數字軸角信號；利用所述實時數字軸角信號計算出所述雙軸轉位機構的雙軸位置信息和雙軸速率信息；利用所述雙軸位置信息、雙軸速率信息及來自上位機的目標角位置信息進行閉環控制，生成數字控制信號；

所述FPGA處理器，利用所述數字控制信號生成脈沖寬度調制信號，通過所述脈沖寬度調制信號驅動電機驅動電路；

所述電機驅動電路，用于輸出驅動電機進行轉動的電信號；

所述電機，用于帶動雙軸轉位機構運動。

進一步地，所述角位置傳感器為旋轉變壓器。

進一步地，所述電機為力矩電機。

進一步地，所述DSP微處理器包括位置PID控制器和速度PID控制器，分別用于處理雙軸位置信息和雙軸速率信息。

基于上述的技術方案，本發明能夠實現對雙軸轉位機構的角位置信號進行高精度的數據采集和解析，進而基于解析的結果進行閉環控制、生成數字控制量，最后通過數字控制量的輸出驅動電機轉動，完成對雙軸轉位機構的高精度有效控制。

為實現上述技術目的，本發明公開了一種雙軸轉位機構控制方法，該控制方法包括如下步驟，

步驟1，采集捷聯慣組的雙軸轉位機構的角位置信號，且所述角位置信號為模擬量；

步驟2，將上述模擬量形式的角位置信號轉換為數字量形式的角位置信號；