[發(fā)明專利]伺服穩(wěn)瞄產(chǎn)品中陀螺儀安裝誤差數(shù)字補償方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111449368.2
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114264317A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張平;袁玉芬;謝佳玫;彭愷;于會師;嚴偉;雷新卓;郭明;梁琦
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇北方湖光光電有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C19/04
• 代理公司: 無錫派爾特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32340
• 代理人: 葉昕;楊立秋

本發(fā)明涉及一種伺服穩(wěn)瞄產(chǎn)品中陀螺儀安裝誤差數(shù)字補償方法，所述數(shù)字調(diào)節(jié)方法通過機械調(diào)節(jié)改變較大的補償數(shù)值，實現(xiàn)大值調(diào)整，同時基于光電穩(wěn)定平臺通過數(shù)字軸補償實現(xiàn)小值調(diào)整，通過兩者的結(jié)合可以給穩(wěn)像伺服系統(tǒng)提供更加精細步長調(diào)整，且通過兩者的結(jié)合，可以進一步擴大交叉耦合角度量；一種陀螺儀安裝誤差測量補償方法，通過依次對光電穩(wěn)定平臺俯仰坐標系X軸、Y軸、Z軸進行角速度輸入，實時采集陀螺儀輸出角速度。本發(fā)明所述的陀螺敏感軸的數(shù)字調(diào)節(jié)方法及誤差測量補償方法，采用數(shù)字方法進行敏感軸軟件調(diào)校方式，以及采用軟件通信的方式來調(diào)節(jié)敏感軸，不需要拆動陀螺儀自身硬件，調(diào)節(jié)效率高，解決調(diào)校時間瓶頸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及伺服光電系統(tǒng)調(diào)節(jié)技術(shù)，尤其是指一種伺服穩(wěn)瞄產(chǎn)品中陀螺儀安裝誤差數(shù)字補償方法。

背景技術(shù)

各類具有穩(wěn)像功能的光電系統(tǒng)安裝于各類具有晃動、振動環(huán)境的應(yīng)用場合，如車載、艦載、機載等。這類光電系統(tǒng)往往具有較高的光學成像品質(zhì)，同時為了適用于載體內(nèi)人員人眼觀察習慣，在光電平臺受到外界擾動情況下，仍需要具有較為穩(wěn)定的光學圖像輸出。

陀螺儀作為機械式穩(wěn)像系統(tǒng)中的核心器件，當光電平臺受到外界干擾力矩而產(chǎn)生偏移時，陀螺儀作為角速度傳感器，將外部環(huán)境傳遞過來的各類干擾信號以較高的帶寬真實反饋給處理單元，處理單元收到陀螺儀實時反饋的角速度后，控制伺服電機產(chǎn)生卸荷力矩以平衡外界的干擾力矩，完成系統(tǒng)速度環(huán)的閉環(huán)控制，進而實現(xiàn)圖像穩(wěn)定。穩(wěn)像精度是衡量伺服穩(wěn)像系統(tǒng)性能好壞的重要指標之一，其主要受伺服穩(wěn)像平臺的伺服環(huán)架之間的機械誤差和陀螺儀的非準直誤差影響。同時，對于具有周視觀瞄功能的光電穩(wěn)定平臺，為了能夠快速的搜索、捕獲以及跟蹤目標，除了具有較高的搜索速度外，對光電穩(wěn)定系統(tǒng)的正交性也具有一定的要求，即當光電平臺只繞方位向或俯仰向旋轉(zhuǎn)一周時，另一方向的走動量不應(yīng)高于1mrad，其主要也與伺服框架之間的機械誤差和陀螺儀的非準誤差有關(guān)。

光電穩(wěn)定平臺通常分為兩軸或三軸的，他們的轉(zhuǎn)軸總是存在著正交性偏差，陀螺儀自身的敏感軸與其安裝基面也存在著正交性偏差，在進行安裝時，通常無法直接得到一個較好的量使得陀螺儀自身坐標系與其安裝基面坐標系的同名軸之間完全平行，因此需要結(jié)合調(diào)試情況進行角度的細微調(diào)整。

常規(guī)的光電類轉(zhuǎn)臺其伺服穩(wěn)像系統(tǒng)的穩(wěn)定精度要求需要滿足50urad～1mrad，在穩(wěn)像調(diào)節(jié)時，通過在機械安裝孔上的機械調(diào)節(jié)來調(diào)整陀螺儀的敏感軸指向，使其與轉(zhuǎn)臺軸系無限接近于正交耦合。這種調(diào)整方式更多是基于安裝孔軸上的，要實現(xiàn)任意方向的調(diào)節(jié)較為困難，同時為提高光電平臺伺服機構(gòu)動態(tài)響應(yīng)性能，光電穩(wěn)定平臺往往結(jié)構(gòu)非常緊湊，可操作空間狹小，對陀螺儀的拆卸和移動帶來許多不便，該問題在小型化光電穩(wěn)定平臺尤為突出。同時，機械調(diào)校往往很難一次就調(diào)校成功，通常需要反復(fù)多次調(diào)校才能保證陀螺儀的安裝精度，調(diào)校周期較長。當某些轉(zhuǎn)臺自身品質(zhì)較差時，存在著通過機械孔位的調(diào)節(jié)依舊無法滿足系統(tǒng)要求的情況。這些往往都制約著伺服穩(wěn)像系統(tǒng)穩(wěn)像精度和正交性的調(diào)試，導致該類型產(chǎn)品研制周期過長。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中陀螺儀坐標系與光電平臺俯仰軸坐標系各同名軸之間存在的夾角，導致產(chǎn)品繞單一方向轉(zhuǎn)動時，陀螺儀其他方向也能感應(yīng)到角速度，導致陀螺儀對產(chǎn)品實際轉(zhuǎn)動角速度的測量存在誤差，進而影響光電平臺的穩(wěn)像精度以及正交性的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種基于伺服穩(wěn)瞄產(chǎn)品中的陀螺敏感軸數(shù)字調(diào)節(jié)方法，所述數(shù)字調(diào)節(jié)方法通過機械調(diào)節(jié)改變較大的補償數(shù)值，實現(xiàn)大值調(diào)整，同時基于光電穩(wěn)定平臺通過數(shù)字軸補償實現(xiàn)小值調(diào)整，通過兩者的結(jié)合可以給穩(wěn)像伺服系統(tǒng)提供更加精細步長調(diào)整，且通過兩者的結(jié)合，可以進一步擴大交叉耦合角度量，包括如下步驟：

步驟S1：陀螺儀敏感器件按照常規(guī)陀螺儀處理方式，進行正交性標定與修正，使得陀螺儀敏感軸與機械安裝法線符合正常出廠要求；