一种光电稳定平台通用测试平台及方法技术

本发明专利技术公开了光电稳定平台通用测试平台及方法，该测试平台包括：光学平台、器件测试平台、高性能电机驱动器、电源、宿主机、目标机、数据采集卡和串口卡；所述器件测试平台包括系统底座、惯量块、电机及其安装轴、陀螺及其支撑机构、导电滑环、编码器及其支撑机构。本发明专利技术的测试平台能够分别对光电稳定平台中陀螺、编码器、电机、控制算法等进行测试，也可以对多个器件和算法进行综合测试，具有良好的通用性，可以快速的实现器件和算法测试及功能验证，易于调试，缩短了开发时间，节省了成本。

A general test platform and method for photoelectric stability platform

【技术实现步骤摘要】
一种光电稳定平台通用测试平台及方法
本专利技术属于测试平台领域，尤其涉及一种光电稳定平台通用测试平台及方法。
技术介绍
光电稳定平台是导引头的主要组成部分，其主要功能是利用惯性传感器的空间稳定功能，隔离导弹的扰动，使得光电探测器的光轴指向稳定,其性能直接影响导引头的制导精度。在进行导引头光电稳定平台样机实际调试之前，通过理论设计和选型，已经确定了光电稳定平台的主要器件：电机、陀螺、编码器，其中电机用来提供稳定平台的俯仰偏航力矩，陀螺作为惯性传感器用来反馈系统速度信息，编码器用来反馈系统位置信息。以往的系统测试，通常是将各种器件和结构装配完后进行整体调试，由于系统非线性严重，且涉及到器件多，对单个器件和算法没有一定测试经验积累的情况下，该整体调试法延长了系统研发的周期；并且如果单个器件不匹配，导致系统出现问题，不能进行及时排查问题所在，降低了开发效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种线性度好的通用的光电稳定平台器件测试通用平台及方法，解决了现有测试平台只能对装配完后的器件整体进行测试而导致非线性严重、不能对控制器算法进行验证、不能通用于各种器件测试的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的技术方案如下：一种光电稳定平台通用测试平台，包括光学平台，光学平台上安装有器件测试平台，器件测试平台连接有目标机，目标机内安装有数据采集卡和串口卡，目标机通过数据线连接有宿主机，目标机的输出端连接有电机驱动器，电机驱动器与器件测试平台连接。作为本专利技术的优选方案，所述器件测试平台包括底座，底座安装于光学平台上，底座上安装有支撑架，支撑架上分别安装有导电滑环、陀螺、电机和编码器，陀螺上连接有惯量块，导电滑环与陀螺电连接；导电滑环、电机、编码器均与目标机电连接。本专利技术还提供一种光电稳定平台通用测试方法，包括以下步骤：a)装配：将目标器件安装到器件测试平台上，将器件测试平台安装在光学平台上，将器件测试平台与目标机连接，目标机与宿主机连接；目标器件连接目标机内的串口卡，目标器件两端加上电源；b)待测性能测试：在宿主机上搭建用于生成XPC实时内核的Simulink模型，根据所用的串口卡的类型选择对应的Simulink模块，并进行配置，根据数据传输协议搭建解码模型；采用XPCTarget技术生成实时内核，运行得到特定目标器件的动静态特性或输出信息；在MATLAB中进行分析得到待测性能的具体特性，对待测性能的具体特性进行评价。作为本专利技术的优选方案，在步骤a)中根据所采用的目标器件的通讯协议选择串口卡。作为本专利技术的优选方案，待测性能为编码器性能时：在步骤a)中，目标器件为编码器；在步骤b)中，采用XPCTarget技术生成实时内核，运行得到编码器的动静态特性；在MATLAB中进行分析得到编码器动静态数据，对编码器性能进行评价。作为本专利技术的优选方案，待测性能为陀螺性能时：在步骤a)中，目标器件为陀螺和导电滑环，陀螺和导电滑环均安装于器件测试平台上，陀螺与导电滑环电连接，导电滑环连接目标机内的串口卡，陀螺两端加上电源；在步骤b)中，采用XPCTarget技术生成实时内核，运行得到陀螺的动静态特性；在MATLAB中进行分析得到陀螺动静态数据，对陀螺性能进行评价。作为本专利技术的优选方案，待测性能为电机性能时：在步骤a)中，目标器件包括编码器、陀螺、导电滑环和电机，陀螺和导电滑环均安装于器件测试平台上，陀螺与导电滑环电连接，编码器和导电滑环均连接目标机内的串口卡，编码器和陀螺两端均加上电源；目标机的输出端连接电机驱动器，电机驱动器与电机连接；步骤b)包括如下步骤：b1)电机速度开环性能测试：在宿主机上搭建用于生成XPC实时内核Simulink模型，分别根据编码器对应串口卡的类型和陀螺对应串口卡的类型选择对应的Simulink模块，根据所用的数据采集卡的类型选择对应的Simulink模块；给定正弦控制输入，采用XPCTarget技术生成实时内核，运行得到陀螺的输出信息；在MATLAB中进行分析得到电机的开环特性，并进行评价；b2)电机速度闭环性能测试：在宿主机上搭建用于生成XPC实时内核Simulink模型，分别根据编码器对应串口卡的类型和陀螺对应串口卡的类型选择对应的Simulink模块，根据所用的数据采集卡的类型选择对应的Simulink模块；利用反馈信息进行闭环控制，选择合适的控制算法，采用XPCTarget技术生成实时内核，运行得到陀螺的输出信息；在MATLAB中进行分析得到电机的闭环特性，并进行评价；b3)电机位置环性能测试：依据步骤b2)中设计好的电机速度闭环系统，接入编码器作为位置反馈传感器，在宿主机上搭建用于生成XPC实时内核的电机位置环性能测试Simulink模型，设计位置环控制算法进行控制，采用XPCTarget技术生成实时内核，运行得到编码器和陀螺的输出信息；在MATLAB中进行分析得到电机的双闭环特性，并进行评价。作为本专利技术的优选方案，待测性能为控制算法性能时，控制算法性能为速度环控制算法测试或位置环控制算法测试。作为本专利技术的优选方案，速度环控制算法测试：依照步骤b2)中电机速度闭环测试方法，改变宿主机中Simulink模块中速度环控制器算法，采用XPCTarget技术生成实时内核，运行得到陀螺的输出信息，对系统指标进行调试，对比改变前后的控制器算法。作为本专利技术的优选方案，位置环控制算法测试：依照步骤b3)中电机位置闭环测试方法，改变宿主机中Simulink模块中位置环控制器算法，采用XPCTarget技术生成实时内核，运行得到编码器和陀螺的输出信息，对系统指标进行调试，对比改变前后的控制器算法。本专利技术所述的测试平台的安装基体采用光电平台，保证了后续光电稳定平台测试性能的一致性。本专利技术所述的通用性主要体现在可以测试光电稳定平台所需要的器件(编码器、陀螺、电机)，也可以分别改变电机、编码器、陀螺的型号，进行组合测试，而不用改变整个支撑结构，只需改变连接轴和配重即可，对于实际选型阶段的器件测试，提供了通用平台。本专利技术所述的通用性还在于，由于MATLAB中Simulink建模方便，其电机的闭环控制中，可以搭建各种控制器模型，如PID控制器、超前滞后控制器、滑模控制器等，验证控制算法的性能，体现了该平台可以作为验证控制器性能对比的通用平台。本专利技术所述的通用性还在于，对于光电稳定平台器件和算法的验证，既可以采用单因素测试方法，单独进行测试设计者关心的器件和算法。也可以进行组合测试，例如为了单独验证传感器的性能；如果需要验证电机性能，编码器和陀螺性能已知不要验证，就可以直接进行电机验证；如果系统所有都需要验证，测试伺服系统的整体性能，首先对编码器进行测试，其次对陀螺进行测试，再次对电机进行测试。以此类推，本专利技术着重强调的是通用测试平台的通用功能。本专利技术所述的组合调试过程需要建立5个Simulink模型文件，分别为：编码器测试模型、陀螺测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电稳定平台通用测试平台，其特征在于，包括光学平台(1)，光学平台(1)上安装有器件测试平台(2)，器件测试平台(2)连接有目标机(3)，目标机(3)内安装有数据采集卡(4)和串口卡(5)，目标机(3)通过数据线连接有宿主机(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种光电稳定平台通用测试平台，其特征在于，包括光学平台(1)，光学平台(1)上安装有器件测试平台(2)，器件测试平台(2)连接有目标机(3)，目标机(3)内安装有数据采集卡(4)和串口卡(5)，目标机(3)通过数据线连接有宿主机(6)。


2.根据权利要求1所述的光电稳定平台通用测试平台，其特征在于，所述目标机(3)的输出端连接有电机驱动器(7)，电机驱动器(7)与器件测试平台(2)连接。


3.根据权利要求1所述的光电稳定平台通用测试平台，其特征在于，所述器件测试平台(2)包括底座(21)，底座(21)安装于光学平台(1)上，底座(21)上安装有支撑架(22)，支撑架(22)上分别安装有导电滑环(23)、陀螺(24)、电机(25)和编码器(26)，陀螺(24)上连接有惯量块(27)，导电滑环(23)与陀螺(24)电连接；导电滑环(23)、电机(25)、编码器(26)均与目标机(3)电连接。


4.一种光电稳定平台通用测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)装配：将目标器件安装到器件测试平台(2)上，将器件测试平台(2)安装在光学平台(1)上，将器件测试平台(2)与目标机(3)连接，目标机(3)与宿主机(6)连接；目标器件连接目标机(3)内的串口卡(5)，目标器件两端加上电源；
b)待测性能测试：在宿主机(6)上搭建用于生成XPC实时内核的Simulink模型，根据所用的串口卡(5)的类型选择对应的Simulink模块，并进行配置，根据数据传输协议搭建解码模型；采用XPCTarget技术生成实时内核，运行得到特定目标器件的动静态特性或输出信息；在MATLAB中进行分析得到待测性能的具体特性，对待测性能的具体特性进行评价。


5.根据权利要求4所述的光电稳定平台通用测试方法，其特征在于，在步骤a)中根据所采用的目标器件的通讯协议选择串口卡(5)。


6.根据权利要求4或5所述的光电稳定平台通用测试方法，其特征在于，待测性能为编码器(26)性能时：
在步骤a)中，目标器件为编码器(26)；
在步骤b)中，采用XPCTarget技术生成实时内核，运行得到编码器(26)的动静态特性；在MATLAB中进行分析得到编码器(26)动静态数据，对编码器(26)性能进行评价。


7.根据权利要求4或5所述的光电稳定平台通用测试方法，其特征在于，待测性能为陀螺(24)性能时：
在步骤a)中，目标器件为陀螺(24)和导电滑环(23)，陀螺(24)和导电滑环(23)均安装于器件测试平台(2)上，陀螺(24)与导电滑环(23)电连接，导电滑环(23)连接目标机(3)内的串口卡(5)，陀螺(24)两端加上电源；
在步骤b)中，采用XPCTarget技术生成实时内核，运行得到陀螺(24)的动静态特性；在MATLAB中进行分析得到陀螺(24)动静态数据，对陀螺(24)性能进行评价。


8.根据权利要求4或5所述的光电稳定平台通用测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明月，张宏巍，刘慧，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22