两轴跟瞄装置的轴系精度分析与误差参数辨识

摘要

精度是精密仪器和精密设备最重要的性能指标之一，是评价一种仪器好坏的标准。本文以两轴光电跟瞄装置系统为研究对象，基于系统跟踪瞄准的精确性，重点分析研究造成瞄准误差的轴晃动以及两轴不垂直度等因素。希望可以找到一种方法，能够准确的将上述产生误差的因素同时辨识出来。
　　目前，在大多数的文献中，描述解决上述问题的方法都是以独立原则为基础进行研究的。这种方法一次只考虑一个影响因子进行辨识，辨识出来后再换另外一个。这种方法，所建模型几何关系复杂，还不能综合反应出各个影响因子之间的相互作用，存在着不足之处。
　　为能同时分析上述因素对两轴跟瞄装置指向精度造成的影响，辨识误差来源。本文提出了一种新的思路，以相关性原则为基础，利用四元数转动的方法，将轴间晃动想象为绕理想定轴转动。先绕一个轴旋转一个角度，然后再绕其它轴旋转另一个角度，这样就能同时将各个影响因素都考虑进去且利用四元数知识可以避免复杂的几何关系运算。如果所建模型正确的话，就可以利用该模型结合在文中设计的实验装置，对各种两轴机械装置测量，同时辨识出影响轴系精度的轴晃动以及两轴不垂直度等因素。这在控制精度已不易提高的情况下，对进一步提高机械装置的精度非常有意义。
　　按照上述思路，利用四元数绕定轴转动的知识，在文中建立了一种可以辨识轴晃动以及两轴不垂直度所造成误差的数学模型。并且，在利用电子水平仪可以测量相对水平面微小偏角的基础上，设计了一套对所建模型进行验证的实验性系统装置。最后，用设计的装置对所建模型进行了仿真分析，验证了所建模型的正确性。
　　本论文主要完成的工作是：论述利用四元数方法建立数学模型的思路及方法，对实验检测装置系统进行设计以及对测量仿真结果进行分析。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2跟踪瞄准装置简介及国内外发展状况

1.3本文主要研究内容及意义

第二章 轴系精度的测量原理及模型建立

2.1电子水平仪用于测量轴系精度的可行性

2.2轴系精度的测量目的

2.3两轴跟瞄装置的轴系精度测量原理

2.4测量系统的建模方法与误差辨识数据处理

2.5测量调试步骤设计

2.6本章小结

第三章 系统总体设计方案及元器件选型

3.1系统设计的原则和功能及性能指标

3.2控制系统总体设计

3.3伺服电机的选型

3.4电机驱动器选型

3.5电机控制器选型

3.6电子水平仪的选择

3.7本章小结

第四章 台达PLC的系统开发环境与上位机软件设计

4.1台达PLC软件开发环境简介

4.2台达PLC与上位机通信

4.3上位机通信程序的设计

4.4 PLC串口与上位机通信的实现

4.5伺服电机的PLC控制程序

4.6人机交互界面与LabVIEW主程序设计

4.7本章小节

第五章 伺服控制系统控制模式选择及测量仿真结果分析

5.1控制系统控制方式描述

5.2常用控制器的简介

5.3交流伺服系统位置控制模式的设计

5.4系统的测量步骤及仿真结果分析

5.5本章小节

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

附录A

附录B

参考文献

致谢

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