【摘 要】
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旋转激光测量系统作为一种典型的大尺寸分布式测量系统,已广泛应用于飞机、船舶制造等先进制造领域。测量系统中发射站的转速均匀性是影响其测量性能的关键因素,以往对发射站转速缺乏深入的理论分析与实验研究,而在系统测角性能评价方面也以整机评价为主,缺乏基于转速或者更底层信息的性能评价方案。本文建立了转速波动模型以分析瞬时转速波动对测角性能的影响,研究了发射站内部编码器信号包含的转速信息,给出了基于编码器信号
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旋转激光测量系统作为一种典型的大尺寸分布式测量系统,已广泛应用于飞机、船舶制造等先进制造领域。测量系统中发射站的转速均匀性是影响其测量性能的关键因素,以往对发射站转速缺乏深入的理论分析与实验研究,而在系统测角性能评价方面也以整机评价为主,缺乏基于转速或者更底层信息的性能评价方案。本文建立了转速波动模型以分析瞬时转速波动对测角性能的影响,研究了发射站内部编码器信号包含的转速信息,给出了基于编码器信号的转速测量算法和系统测角性能评价方案,并通过实验完成验证,实现了系统测角性能的快速评价。实验结果显示,优化后的瞬时转速测量算法精度更高,给出的评价方案仅基于编码器信号即可快速完成测角性能评价。基于评价结果完成发射站的设计优化,提升了系统的测角性能。论文主要内容如下:1.分析了系统的多种误差源,结合系统角度测量原理以及用时间差测位移差的间接测量方法,论证了转速均匀性的重要性。定义了本文讨论的转速范畴为单圈瞬时转速而非多圈平均转速。并以此为前提,推导了扰动波动与连续波动的两种转速波动模型,定量地分析了转速的波动特性对于测角性能的影响。2.以发射站瞬时转速为研究对象,对传统测速算法进行了研究,分析了传统算法的分辨率、精度等指标,设计实现了M/T算法的复现方案。并针对M/T算法方案的测量结果与实际性能不符的情况,定位问题并给出了优化方案,即适用于低精度增量编码器的脉宽误差补偿的瞬时转速测量算法。3.结合瞬时转速稳定度与编码器观测信号的时间重复性,提出了系统测角精度与测角重复性的评价方案。根据评价结果指导完成了发射站轴承与伺服控制系统的优化,提升了发射站转速均匀性和测角性能。
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