精密光电转台的结构方案探讨

分析比较了当前各种光电转台的结构特点,为结构方案的定型提供了充足的依据。从转台的基本框架结构、支承方式、动力源、驱动方式到轴系结构等方面都进行了具体的设计分析,并进行了校核计算及误差分析。最终确定了精密光电转台的结构方案,根据本方案研制的转台测试达到了很高的精度,验证了精密光电转台结构方案的合理性。     

高精度单轴转台结构设计及仿真分析

根据转台的设计要求,完成了单轴转台的结构设计,并对各部分结构进行了介绍。对轴承进行了选型,并对由于轴承径向跳动引起的轴系误差进行了定量计算。在三维模型的基础上,利用有限元分析软件ANSYS对影响轴系误差的关键结构件进行了仿真分析,结合分析结果和定量计算得出该转台的强度和刚度满足设计要求,能够保证转台的精度。     

射频仿真系统三轴模拟转台动态误差分析

三轴模拟转台是进行飞行器飞行姿态地面半实物仿真系 统的重要 设备之一,其精度直接决定了仿真试验的置信度。通过分析转台动态响应能力并结合转台的 部分实测数据,求解了转台动态误差系数,得到转台动态误差的计算公式,最后用一个典型 仿真试验对三轴模拟转台动态误差进行计算分析。利用该动态误差计算公式得到的仿真结果 可以为射频仿真试验设计及精度分析提供参考。     

基于导引头测试的红外热源转台系统设计与分析

为了测试红外制导导弹导引头捕获、跟踪目标的能力,设计了一套红外热源两轴转台系统,对不同结构的框架进行了对比和选择,利用pro/E软件对转台系统的俯仰机构和方位机构进行了结构设计,对红外热源转台系统进行了动平衡分析计算,通过ANSYS Workbench软件对方位支承架进行了静力学分析、保证强度要求,对红外热源转台整体进行模态分析,保证了系统稳定不产生共振,通过两种试验以及误差分析验证了所设计的转台系统满足参数要求。     

光电经纬仪转台动态特性研究

光电经纬仪转台的动态特性对经纬仪瞄准与跟踪性能有重要影响。针对某型号经纬仪展开研究,基于3D Solid单元建立了有限元模型,采用Bathe子空间迭代法对转台进行了模态分析,获取了转台前6阶模态。进行了力锤激励模态测试实验,仿真结果与实验结果误差在12%以内。基于隐式积分法对经纬仪进行了扫频分析,结果表明,该型号经纬仪转台对350 Hz激励最为敏感。研究结果为经纬仪转台结构改进提供了指导,并为控制系统的带宽设计提供了依据。     

基于双轴位置转台的光纤陀螺惯组标定方法

为了简化标定设备,降低标定成本,该文研究了利用双轴位置转台进行光纤陀螺惯组标定的可行性,分析了转台位置误差对光纤陀螺惯组标定结果的影响。分别建立加速度计和陀螺的标定模型,推导出利用双轴位置转台进行标定的相关算法及设计了新的标定方案,且进行了相关实验,对实验数据分析结果表明,利用双轴位置转台进行光纤陀螺惯组的标定,标定值与真值基本一致,方案可行。此外,经实验分析,转台测角误差所引起的标定误差最大为2.42×10-6,数值较小,在实际应用中可忽略。     

环境温度影响激光发射二轴转台性能研究

激光发射二轴转台是以转台为主体,承载激光传输及发射功能的设备。转台要求在温度指标范围?40~55 ℃内具有良好的使用性能,为更好地了解环境温度对转台性能的影响,引出了激光发射二轴转台结构,并采用有限单元法对不同环境温度下转台静动态特性进行分析研究,由静力学分析后的转台变形量结果得到环境温度对轴系精度的影响。分析得到,以22 ℃转台性能参数为基准,在温度指标范围内,室温22 ℃时,转台静态特性与轴系精度最优,环境温度偏离22 ℃越远,静态特性与轴系精度越差。当温度每变化10 ℃,转台最大变形量变化约0.529 mm,最大应力值变化约18.418 MPa;方位轴系与俯仰轴系垂直度误差变化约4.715″,方位轴系与底座支撑面垂直度误差变化约4.649″;方位轴系晃动误差变化约0.22″,俯仰轴系晃动误差:(1)温度低于22 ℃,变化约0.33″;(2)温度高于22 ℃,变化约0.569″。转台前6阶模态频率随温度变化具有不同的规律,但频率变化率最大不超过2%。分析结果表明,环境温度对此类转台静态特性与轴系精度影响较大,但对动态特性影响较小,结论与工程经验基本吻合。     

星载二维转台结构设计及刚度分析

星载二维转台是激光通信指向结构的重要组成部分，也是影响星载设备性能的关键部件之一，需要对其进行合理的结构设计和正确的刚度分析，并通过对比试验结果与仿真结果验证设计分析的正确性。首先，介绍了星载二维转台结构形式，基于Isight集成优化方法对比分析了摆镜组件的两种结构形式，并对U形架和轴系结构进行了刚度设计；然后，对二维转台进行有限元建模并重点介绍了轴承的弹簧单元等效建模方式；最后，对星载二维转台进行了刚度分析和试验验证，二维转台在X、Y、Z三个方向上仿真计算的固有频率与试验结果误差在6%以内，表明等效弹簧单元能准确模拟轴承结合部的力学特性。通过对星载二维转台的力学试验验证表明，在保证了二维转台的质量约束和刚度要求下，各部分组成部件结构刚度设计和刚度分析合理，二维转台抗力学性能满足激光通信的任务需求。     

一种高精度测角装置的设计及研究

为了解决大跨径、重载、高精度相控阵天线座的高精度角度测量问题,针对轮轨转台影响测角精度的各项误差项进行分析,设计了一套组合机构来消减主要误差,减少对角度测量精度的影响。该机构满足了大转台复杂转动中心的设计要求,同时,保证了测量的高精度。为验证组合机构的应用效果,专门设计了一套试验装置,试验装置采用圆光栅作为测角元件,通过试验测试验证,整个装置达到了3''的测角精度。     

测试设备对高精度光纤陀螺误差的影响及抑制方法研究

分析了影响光纤陀螺仪测试精度的主要误差因素,详细研究了速率转台、测试工装、时间基准源等常见测试设备对光纤陀螺误差的影响。提出了基于高精度计数器对于转台精度评价结合长周期、转台固定周数的测试等抑制方法。实验结果表明,采取抑制措施后,测试工装误差引起的零偏测试误差减小了66.7%,速率转台误差引起的标度因数绝对误差以及时间基准误差引起的标度因数重复性误差均减小了一个数量级。研究结果对高精度光纤陀螺仪精度的提升以及测试设备的改进具有指导意义。     

利用坐标变换计算光电转台误差的方法

红外搜索跟踪系统是一种被动式的探测系统,能够实现对红外目标的检测、识别以及跟踪工作。同时,红外搜索跟踪设备在多传感器融合方面也起着重要的作用。多传感器融合的前提是实现多传感器的空间统一。然而,光电转台的指向精度在很大程度上会影响多传感器空间统一的准确性。利用坐标变换的方法分析了光电转台的主要误差,并设计相关的试验,为实现多传感器空间统一提供一种有效的误差计算方法。     

一种甚高精度星敏感器精度测试方法

根据星敏感器的误差来源和组成,提出了对甚高精度星敏感器的瞬时误差(TE)、高频误差(HSFE)、低频误差(LSFE)三项误差的测试方法。针对星敏感器TE的测试,利用统计高精度静态光星模和基于高精度单星模拟器的星点质心定位误差的方法,得到星敏感器TE的误差;针对星敏感器HSFE的测试,利用高精度转台和单星模拟器,以微步距采集星点弥散斑在不同成像位置时的能量变化,计算星敏感器高频误差;针对星敏感器LSFE误差的测试,利用双轴转台,并且分别旋转转台的两轴,计算星敏感器星像坐标在像面上的变化来获得LSFE的误差。最后文中以某甚高精度星敏感器为例进行试验,结果表明测试方法有效。     

三轴天线角度标校方法

三轴天线系统主要用于对低轨卫星的全空域无盲区跟踪。对于斜转台三轴天线系统,已有的方位-俯仰座架的误差模型及标校方法已不适用。依据三轴天线系统的特点,分析研究了三轴天线系统的各项误差,提出了三轴天线系统误差修正的数学模型和标校的具体方法,并结合三轴天线实测数据进行了试验验证。该标校方法已应用于实际工程中,取得了良好的效果。     

连续旋转型光纤捷联惯导系统角速度误差补偿

旋转调制技术在有效抑制惯性器件漂移的同时,也使测量误差更加复杂,只有对这些误差进行补偿,才能发挥旋转调制的效果。为此分析了光纤陀螺敏感轴与旋转轴间不正交角、旋转轴涡动、时间不同步量、敏感轴间不正交角等误差造成的影响,建立了各自的误差补偿模型,并设计了一种基于单轴转台和单元体自身旋转的误差标定方法。结果显示,温补后的敏感轴与旋转轴之间不正交角标定精度优于0.2″,敏感轴之间不正交角标定精度优于1.4″,时间不同步量的标定精度优于0.06ms,经旋转调制和误差补偿后的等效光纤陀螺漂移由0.050°/h改善至0.015°/h。为低成本高精度惯导系统的实现建立了基础。     

谐波分析方法在提高精密转台回转精度中的应用

为了提高某精密转台的测角精度和改进结构设计,对其方位轴系角位置测量精度进行了检测,该误差包括轴系误差、编码器误差及其他误差项。在数据处理中,采用傅里叶谐波分析方法,用不同阶次的简谐波进行拟合,去掉低阶误差,可提高位置测量精度,同时分析了各误差的来源。建立的误差查询表格可用于对后期测量结果的修正。结果证明,角位置测量误差修正后的值是修正前的1/4左右,幅值不超过0.8,极大地提高了角位置测量精度。此实验研究了使用谐波分析来提高转台位置测量精度的方法;同时分析了各误差来源,便于采取相应措施对轴系进行改进。     

转台内部光路测试系统设计

介绍了转台的组成和功能.利用一束平行光通过离轴抛物镜时汇聚在焦点处的工作原理设计了一套测试系统,用来调整转台内部光路瞄准精度.使用测试设备观察指示光光斑位移量,调整几片反射镜位置使其达到瞄准精度要求.为了减小测试系统的测量误差,对离轴抛物镜焦面的离焦量做了严格的控制,并对测试系统中可能带来的误差进行了分析.