1.一种大尺寸光电经纬仪俯仰轴的精密静平衡配平方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1)建立坐标系
步骤2)对光电经纬仪进行水平调平
步骤3)在光电经纬仪俯仰轴上安装模拟载荷,调整安装位置至光电经纬仪俯仰轴回转运动达到静平衡,测量轴系摩擦力矩td;
步骤4)计算俯仰轴电机力矩系数kt;
步骤5)真实载荷偏心位置测量
5.1)去除模拟负载,然后安装真实载荷;装配真实载荷前,对真实载荷进行称重,确认真实载荷总质量m1;
5.2)向光电经纬仪俯仰轴伺服控制系统输入角度定位指令θ,θ为常值,调整伺服控制器的pid参数保证俯仰轴定位准确;
5.3)通过信息处理计算机在俯仰轴的有效工作范围内选择至少任意两点定位,即向公式ρ1cos(θ1+θ)=(kt*i-td)/m1g中输入两个或两个以上不同的θ得到不同的俯仰轴电机电流i,联立为矛盾方程组,求解出真实载荷的偏心位置(ρ1,θ1)的极小最小二乘解;
步骤6)配重质量与位置优化计算
6.1)当载荷静平衡时,根据动量矩原理,有:
m1gρ1cos(θ1+θ)=m2gρ2cos(θ2+θ)+m3gρ3cos(θ3+θ)
6.2)确定约束条件:
其中,minm为总质量的最小值;minj为总惯量的最小值;(ρ2-a,θ2-a)到(ρ2-b,θ2-b)是配重块质量m2的可载荷配重区域,由设计要求确定;(ρ3-c,θ3-c)到(ρ3-d,θ3-d)是配重块质量m2的可载荷配重区域,由设计要求确定;
6.3)对步骤6.1)的公式在步骤6.2)确定的约束条件下输入不同的θ,计算m2,m3与(ρ2,θ2),(ρ3,θ3)的最优解;
步骤7)配平
根据步骤6.3)得到的m2,m3与(ρ2,θ2),(ρ3,θ3)的最优解,在相应位置处添加相应质量的配重块,对光电经纬仪俯仰轴进行静平衡配平;
步骤8)配重质量与位置优化复核与确认
8.1)不加电情况下,手动转动经步骤8)静平衡配平后的俯仰轴,确认任意角度均能静止;
8.2)检测配平后的系统ρ总值,对俯仰轴伺服控制系统加电后输入角度定位指令θ,θ为常值,根据公式
上述公式中,m总为真实载荷与所添加的配重块的总质量,ρ总为真实载荷与所添加的配重块一起形成的偏心距,θ总为真实载荷与所添加的配重块一起形成的偏心角。
2.根据权利要求1所述的大尺寸光电经纬仪俯仰轴的精密静平衡配平方法,其特征在于:在步骤3)-4)之间还包括对电机电流信息采集与处理单元所采集的俯仰电机电流i进行标校确认的步骤,具体如下:
a1)通过信息处理计算机向伺服控制计算机输入俯仰轴等加速运动指令,加速度范围分别为:0.5°/s2、1°/s2、1.5°/s2;
b1)伺服控制计算机根据步骤a1)的俯仰轴不同等加速运动工作指令,综合调整伺服控制器的pid参数;
c1)判断速度平稳性是否满足设计指标要求,若不满足,返回步骤b1);若满足,则进入步骤d1)
d1)利用高精度电流仪测量电机电流波形,若电机电流波动不满足设计指标要求,则返回步骤3);若电机电流波动满足设计指标要求,则进入步骤4)。
3.根据权利要求2所述的大尺寸光电经纬仪俯仰轴的精密静平衡配平方法,其特征在于,步骤5.1)与5.2)之间还包括以下步骤:
a2)测试载荷静不平衡力矩,判断载荷静不平衡力矩是否超过俯仰轴电机峰值力矩,若超过,则终止此次配平工作;若未超过,则进入步骤5.2)。