高精度测角系统及其误差自动化补偿技术研究

摘要

高精度测角系统的研究是“十一五”惯性技术子专题——惯性测试设备关键技术的一项主要研究内容。随着航空航天技术的发展及现代战略战术武器性能的提高，对惯性测试设备提出了更高的要求。从技术指标方面，要求转台具有高精度、高分辨率、高频响、宽调速和超低速等，转台的精度主要取决于测角系统的精度，但如果从改进测角传感器入手来提高测角系统的精度，需要投入大量的人力、物力和财力。所以大力发展测试技术，建立误差模型，把常值误差和有规律的误差从总误差中分离出来，并予以补偿，是最有效的提高测角系统精度的捷径。
　　同时随着转台的批量化生产，而相应的检定/校准人员较少，转台自动化测试平台的研制势在必行。利用计算机进行数据分析和处理实现自动化测试，是降低测试成本，提高工作效率和减少人为因素的有效途径。
　　本文的主要工作包括：
　　分析了感应同步器、旋转变压器测角传感器的工作原理和轴角转换芯片AD2S80A的动态误差特性，并对基于AD2S80A的感应同步器/旋转变压器测角系统的电路工作原理进行了分析。
　　对基于AD2S80A轴角转换器的感应同步器/旋转变压器测角系统进行了误差分析，建立了误差模型，包括长周期一次~四次谐波和短周期一次~四次谐波，这8种误差信号除长周期一次和短周期三次耦合外，都是正交的。若初始位置相差180°，长周期一次和短周期三次谐波耦合关系相同，方向相反，可以有效分离耦合谐波分量，从而得出测角系统完整误差模型，并予以补偿。实际测试结果表明，误差补偿后感应同步器/旋转变压器测角精度由峰峰15.8″提高到峰峰1.7″。
　　基于自准直仪-23面棱体测试角位置误差方法，开发了角位置误差自动化测试平台。该平台基于RTX，可以满足测试转台高实时性的要求；系统利用Win32强大的图形显示功能，上位机软件在C++Bulider编写，结构清晰，便于维护，可移植性强。该自动测试软件已用于转台的测试工作中，实际测试结果表明，该方法自动化程度高、检测时间短，测试数据残差小，误差补偿较人工测试更充分，显著提高了测角的精度。

目录

高精度测角系统及其误差自动化补偿技术研究

Reaearch ON High-precision Angle Measuring System AND Automatic Error Compensation Technology

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.2国内外测角系统的研究现状

1.2.1国外测角系统的发展状况

1.2.2国内测角系统的发展状况

1.3惯性系统测试技术发展现状

1.4本课题的主要研究内容

第2章测角传感器结构与工作原理

2.1引言

2.2感应同步器的结构和工作原理

2.2.1感应同步器的结构

2.2.2感应同步器工作原理

2.3旋转变压器的结构和工作原理

2.3.1旋转变压器的结构

2.3.2旋转变压器的工作原理

2.4本章小结

第3章基于AD2S80A 测角电路的设计原理

3.1AD2S80A 轴角转换芯片

3.1.1AD2S80A 芯片特点

3.1.2AD2S80A 的闭环工作原理

3.1.3AD2S80A 内部电路工作原理

3.1.4外围元件选择

3.1.5AD2S80A 数学模型和误差特性分析

3.2基于AD2S80A 的鉴幅型感应同步器/旋转变压器测角原理

3.2.1基于AD2S80A 的鉴幅型感应同步器测角原理

3.2.2基于AD2S80 的鉴幅型旋转变压器测角原理

3.3测角系统误差分析

3.3.1长周期一次谐波测角误差

3.3.2长周期二次谐波测角误差

3.3.3短周期一次谐波测角误差

3.3.4短周期二次谐波测角误差

3.3.5其他谐波误差

3.3.6误差合成

3.4本章小结

第4章角位置误差测量方法

4.1测量方法与步骤

4.1.1环境条件

4.1.2仪器调整和测量

4.2测量过程中自准直仪读数与正多面棱体偏差符号的选择

4.2.1棱体偏差

4.2.2轴系零起角位置误差的检定

4.3误差的分离方法

4.3.1机电一次-二次误差分离

4.3.2机电一次-四次谐波误差分离

4.4工程分离机电一次-四次谐波实验

4.4.1机电一次-四次谐波误差分离过程1

4.4.2机电一次-四次谐波误差分离过程2

4.4.3测角误差补偿实验

4.5本章小结

第5章自动化测试补偿平台的软件实现

5.1任务概述

5.2系统组成及工作原理

5.3自动化测试平台的设计与实现

5.3.1测试软件的构成

5.3.2自动化测试软件主要功能模块介绍

5.3.3测试程序的执行流程和主要功能的实现

5.3.4串口通信的实现方法

5.4测试结果分析

5.5本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢