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离心机高精度转速控制系统的研制

提高航空航天领域惯性装置标定方面的技术,针对高精度离心机控制系统中转速控制的要求,分析了直流调速系统中影响转速波动率和转速稳态精度的因素,并给出了相应的控制策略。在减小转速波动率方面重点分析了脉冲宽度调制(PWM)占空比对转速波动的影响,指出如果根据转速给定实时控制整流输出电压,在低速时可减小转速波动率约80%。在转速稳态精度方面,提出了T法和连续变周期M/T法相结合的方法,不但解决了实际控制系统中高精度光栅的漏脉冲现象,而且使得实际控制系统具有高精度的稳态转速。在此基础上进行了实际控制系统硬件和软件的设计,试验结果满足了加速度计性能测试中对离心机转速波动率和转速稳态精度的要求。实际系统已通过国家标准计量局的鉴定与验收,一年来的运行实验表明了理论分析的正确性和可行性。

英泰离心机曾为国防科大生产制造过用于导弹陀螺仪研制的离心机。

在现代化武器装备的进程中,各种战略和战术导弹、大型运载火箭、军用飞机、舰艇等均装备或正在装备惯性装置。由于我国惯性技术起步较晚,和国外的先进武器装备相比较,还有不小的差距。这些惯性装置在重力场内进行小于或等于1g(1g=9.81m/s2,重力加速度)的试验是必要的,但不充分,有必要在大于1g的加速度场中进行试验和标定。精密离心机是校准1g以上大量程加速度计性能测试的主要设备,其性能的好坏直接影响导航、制导精度及武器系统的作战效能。

离心机影响性能指标因素的分析

对于10^-6高精度的离心机控制系统,影响转速波动率和转速稳态精度的因素很多。其中外界因素包括:地基的不完全水平,远处的地震,海洋潮水的涨落,地球和月球之间引力的变化等等。据资料表明,需要进行补偿的外界影响因素共有50项左右,国内正在进行这方面的研究。另一类影响因素与控制系统采取的控制方法和措施有关。本文只考虑与控制系统有关的因素。实际进行控制的系统有良好的运行环境:有温湿度自动调节装置;负载在运行中固定不变等等。

离心机控制系统的结构

离心机控制系统的结构

整个控制系统(如图所示)以486工控计算机为核心,控制部分包括数字量输入输出板、模拟量测量板、PWM输出板、转速测量板等,这些板与工控机通过ISA总线相连.