角速度波动检测技术研究

　　作为标定设备的旋转体在匀速转动时,由于本身转动的不均匀性,在标定时会影响被标定设备的标定精度。因此,研究旋转体转动时的角速度波动性能,不但有利于被标定设备的测量误差分离,同时对标定设备的性能改进也有一定的推动作用。

　　1　角速度波动检测的意义

　　1.1　重要性

　　转台和离心机分别是标定角速度陀螺和加速度计的必备设备,其转动平稳性对角速度陀螺和加速度计的标定数据的可信度有很大影响。实际标定时,转台和离心机以某一恒定角速度ω运行,角速度陀螺和加速度计位于以转台和离心机中心为圆心,半径为r的圆周上。以离心机为例,如果它在转动过程中角速度发生Δω的波动,将使加速度计的标定数据有(Δω)2r的积累误差,从而对加速度计的质量评定产生重大影响。

　　测出作为标定设备如转台等其他旋转体的角速度波动,不但可以减小它本身误差造成的被标定对象的误差积累,而且对标定设备的研制和改进起到很好的促进作用。

　　1.2　可能性

　　检测角速度波动,首先要对角速度进行检测。根据不同的测量原理,角速度测量方法可分为模拟测速法(如离心式转速表)、同步测速法(机械式或者闪光式频闪测速仪)、锁相环测速法以及计数测速法等。其中计数测速法除了高速测量时的频率法和低速测量时的周期法外,还有多周期测频法。高速测量时的频率法和低速测量时的周期法,由于其应用原理的缺陷性,都会有±1的计数误差,即使测量原理比较合理的多周期法,也同样面临着晶振频率和计数器速度及精度的限制,角速度测量的精度无法保证,也就无法对角速度波动做进一步分析研究。

　　目前高速处理器(如DSP芯片),能够对信号进行实时处理和分析,特别是高速、高精度晶振以及高速可编程逻辑器件的出现,使角速度测量的硬件障碍基本消除,只要能够得到高精度的实时角速度信号,研究角速度波动就成为可能。

　　1.3　国内外发展现状

　　目前,国内外对转台波动的研究集中在对转台质量的控制跟踪方面,大多是站在转台生产的角度,对转台中可能产生波动的组件进行跟踪。

　　哈尔滨工业大学针对电机齿斜坡定位力矩对惯性测量试转台转速平稳性的影响,用角位移周期的跟踪控制方法,计算得出的转动波动10-4数量级。

　　哈尔滨精密转台测试中心针对位置方式精密转台在大偏差下超调量过大时,测量精度容易受到摩擦力矩的影响,使用变增益双回路方案,使转台定位精度达到1"。

　　德国Karlsruhe大学工业信息技术研究所用Kalman滤波方法对力矩驱动的旋转体进行建模,并对造成旋转体匀速转动时波动的原因进行了分析,这是一种研究角速度波动的新方法。