陀螺仪编码器转速标定系统的研究

【摘要】：输出转速误差是陀螺仪编码器的重要指标之一,其是否达到设计要求,将影响到陀螺仪编码器测量陀螺仪滚转速度和滚转角度的准确性。为了满足军民两用陀螺仪编码器在批量生产中输出转速误差的自动化测试要求,且输出转速误差测试过程中的实时性和同步性要求,设计了基于永磁同步电动机(PMSM)的陀螺仪编码器转速标定系统。根据陀螺仪编码器的设计和测试要求,分析了标定系统的设计任务,确定了转速标定系统的功能和性能指标;采用下位机采集控制和上位机通讯记录的整体方案,设计了具有转速可控、双串口采集、数据对比分析和存储功能的转速标定系统。系统分为三个功能模块:硬件模块、交互模块和软控模块。硬件模块包括执行元件、反馈元件、控制元件和驱动元件四部分。确定伺服电机型号和参数后,基于DSP和MATLAB/Simulink对PMSM的矢量控制算法进行了仿真、设计和验证,仿真结果验证了采用集成式通用伺服驱动器的标定系统能够达到响应速度快,系统稳定。采用了伺服驱动器ASD-240搭建了转速标定系统的硬件平台,设计了其中的机械结构和电气接口,实现了运动传递和信号传输功能;软控模块采用DSP作为主控单元,利用正交编码脉冲电路(QEP)采集反馈转速信号,在定时器周期中断中完成了脉冲/方向控制算法的转速闭环控制。交互模块采用NI公司多线程编程软件Lab VIEW实现上位机双串口通讯采集,具备了待检陀螺仪编码器数据帧头识别、DSP下位机双向应答以及数据记录对比分析等功能。经系统测试和应用实验,转速标定系统实现了对陀螺仪编码器输出转速误差的测试,并满足设计指标。