高性能农业机械作动机构机理研究设备采购申请报告及实验平台设计方案.docx

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1、高性能农业机械作动机构机理研究设备采购申请报告及实验平台设计方案一、概述本平台实验设计方案适用于精密（直线式+回转式）驱动机构实验平台传动特性和控制性能的验证实验。二、目的通过构建精密（直线式+回转式）驱动机构实验平台，对精密（直线式+回转式）驱动部件的传动特性和伺服特性进行测试。在高性能农业机械应用背景下，研究环境负载因素、精密（直线式+回转式）驱动机构传动特性对高性能农业机械作动机械控制性能的影响。三、实验平台功能实验平台应具备以下功能：a）可测量系统中电机端的输入电流、直线速度和直线位置信息；b）可测量系统中待测传动装置输出端的输出推力、输出直线速度和直线位置信息；c）可测量电动缸丝杠进

2、给时的直线度信息；d）可测量击锤冲击下的冲击力大小；e）具有可以伺服控制的负载推力模拟功能；负载模拟方法D具有可视化实时采集和记录系统所测量各个物理量的功能；g）可采用不同控制方法对系统进行伺服控制，并对相应的伺服控制效果进行检验和评估。四、试验台预期主要技术指标精密直线驱动部件预期技术指标a）传动特性 传动误差； 重现误差； 传动刚度； 空程； 回差； 传动效率； 输出推力；b）伺服特性 速度环带宽; 位置环带宽; 低速平稳性; 稳定精度； 角位置精度; 伺服刚度； 随动精度。五、精密直线式驱动机构实验台设计主要由实验台结构、工控机和dSPACE1104半实物仿真系统组成。试验台设计初步具有

3、六种形式：根据负载形式和服役工况的不同，初步构型有图1、图2、图3、图4、图5和图6种方案。该实验平台用于实现服役工况下的负载模拟，用于单传动部件服役工况下伺服特性的实验验证。图1.电动缸负载模拟实验平台组成示意图表L电动缸负载模拟实验平台主要仪器与设备序号设备及仪器名称型号主要性能指标数量备注传感器1.被测对象驱动器OR7-23-A25额定功率750W,单相220V12.电机ASM80B3007额定功率750W,单相220V13.dSPACE仿真系统RTIl104AD分辨率12b,DA分辨率14b14.光栅尺LC400量程570mm,分辨率0.01m,精度5m15.推拉力传感器LRT-2T量

4、程19.6IKN16.千分表0.001mm17.冲击锤PCB1辅助件8.负载侧驱动器MADLT15SF额定电流IOA19.负载侧电机MSMF022L1U2M功率200W,转矩0.64N.m,23位绝对编码器（或者德毅）110.负载侧电动缸DDA06-T05-230导程4mm111.稳压电源UTP3303112.市电插座513.加工件14.待购置仪器设备：光栅尺谭若愚、推拉力传感器、负载侧电动缸陈宁，被测电动缸郑杰基，磁粉离合器刘宏伟待加工零件：电动缸架座，负载侧电动缸架座，过渡件L过度件2,基座该实验平台用于电动举升伺服机构在双缸驱动下的高精度俯仰伺服控制算法的实验验证。图2.双缸起竖消隙实验

5、平台组成示意图表2.双缸起竖消隙实验平台主要仪器与设备序号设备及仪器名称型号主要性能指标数量备注15.交流伺服电机ASM80B1007-30M额定功率:750(W)额定扭矩：2.39(N.m)额定转速：3000(rmin)转矩系数：0.239编码器线数：2500216.绝对编码器CAPRO-BIi2050WA4D(X)19C01UNXZGF精度：19(bit)波特率：57.6(Kbs)I17.dSPACE仿真系统RTIl104伺服周期：I(ms)DA电压范围：-IO-IO(V)DA量化精度：16(bit)118.数显水平仪LXR-T90显示分辨率：0.1()测量精度：0.1()测试量程：0-1

6、8(Xo)119.伺服电动缸DSH0506-250-FL额定压力：3(KN)额定行程：230(mm)综合精度：0.02(mm)导程：4(mm)220.光纤陀螺SZTL测量范围:500(.sec)零偏稳定性：5(0.h,)发送频率：4000(Hz)波特率：921.6(kb.sec-l)121.稳压电源UTP3303122.结构件该实验平台用于电动举升伺服机构在较链消隙下的高精度俯仰伺服控制算法的实验验证。图3.电动缸钱链消隙实验平台组成示意图表3.电动缸钱链消隙实验平台主要仪器与设备序号设备及仪器名称型号主要性能指标数量备注23.交流伺服电机ASM80B1007-30M额定功率：750(W)额定

7、扭矩:2.39(N.m)额定转速：3000(rmin)转矩系数：0.239编码器线数：2500224.绝对编码器CAPRO-BII2O5OWA4D(X)19C01UNXZGF精度：19(bit)波特率：57.6(Kbs)125.dSPACE仿真系统RTIl104伺服周期：Kms)DA电压范围:-IO-I(Xv)DA量化精度：16(bil)126.数显水平仪LXR-T90显示分辨率：0.1()测量精度：0.10测试量程：0-18(Xo)127.伺服电动缸DSH0506-250-FL额定压力：3(KN)额定行程：230(mm)综合精度：002(mm)导程：4(mm)228.光纤陀螺SZTL测量范围

8、:500(.sec)零偏稳定性：5(0.h,)发送频率：4000(Hz)波特率：921.6(kb.sec-l)129.稳压电源UTP3303130.消隙钱链231.结构件该实验平台用于电动缸三自由度平台的功能实现和后续试验平台环境模拟。光纤陀螺图4.电动缸三自由度平台实验平台组成示意图表4.电动缸三自由度平台主要仪器与设备序号设备及仪器名称型号主要性能指标数量备注32.交流伺服电机ASM8()B1(X)7-3()M额定功率：750(W)额定扭矩：239(N.m)额定转速：3000(rmin)转矩系数：0.239编码器线数：2500333.dSPACE仿真系统RTIl104伺服周期：Kms)DA

9、电压范围：-10I(Xv)DA量化精度：16(bit)I34.伺服电动缸DSH0506-250-FL额定压力：3(KN)额定行程：230(mm)综合精度：002(mm)导程：4(mm)335.双轴光纤陀螺SZTL测量范围:500(。.sec)零偏稳定性：5(0.h,)发送频率：4000(Hz)波特率：921.6(kb.sec-l)136.稳压电源UTP3303137.虎克较链338.结构件该实验平台用于电动缸多轴高精度机械臂实验平台的高精度俯仰伺服控制算法和轨迹规划算法的实验验证。图5.电动缸多轴高精度机械臂实验平台组成示意图表5.电动缸多轴高精度机械臂实验平台主要仪器与设备序号设备及仪器名称

10、型号主要性能指标数量备注39.交流伺服电机ASM8OB1(X)7-3OM额定功率：750(W)额定扭矩：2.39(N.m)额定转速：30(rmin)转矩系数：0.239编码器线数：2500340.dSPACE仿真系统RTIl104伺服周期：Kms)DA电压范围：-IO-I(Xv)DA量化精度：16(bit)141.伺服电动缸DSH0506-250-FL额定压力：3(KN)额定行程：230(mm)综合精度：002(mm)导程：4(mm)342.绝对编码器CAPRO-BIi2050WA4D0019C01UNXZGF精度：19(bit)波特率：57.6(Kbs)1343.稳压电源UTP3303244

11、.消隙钱链645.结构件该实验平台用于可布局电动缸举升阵列实验平台的高精度同步伺服控制算法实验验证。图6.可布局电动举升阵列实验平台组成示意图表5.可布局电动举升阵列实验平台主要仪器与设备序号设备及仪器名称型号主要性能指标数量备注46.交流伺服电机ASM80B1007-30M额定功率:750(W)额定扭矩：2.39(N.m)额定转速：3000(rmin)转矩系数：0.239编码器线数：2500347.dSPACE仿真系统RTIl104伺服周期：Kms)DA电压范围-IOT(Xv)DA量化精度：16(bit)148.伺服电动缸DSH0506-250-FL额定压力：3(KN)额定行程：23(Xmm

12、)综合精度：0.02(mm)导程：4(mm)349.绝对编码器CAPRO-BIi2050WA4D(X)19C01UNXZGF精度：19(bit)波特率：57.6(Kbs)350.增量式光栅尺Haidenhain,LC400量程570mm分辨率0.01m精度5m1151.增量式光栅尺Haidenhain,LC400量程570mm分辨率0.01m精度5m52.稳压电源UTP3303253.消隙钱链654.结构件六、精密回转式驱动机构实验台设计精密回转式驱动机构实验平台主要由实验台结构、工控机和dSPACE1104半实物仿真系统组成。试验台设计初步具有三种形式：根据负载形式和服役工况的不同，初步构型

13、有图1、图2、图3和图4四种方案。6.1. RV、谐波和行星减速器负载模拟实验平台实验平台该实验平台用于RV、谐波和行星减速器负载模拟实验平台的高精度同步伺服控制算法实验验证。1.控 机MefUb SeaMlwikA交流的服 物动信ToTfT FfT777 4,i薄膜温对C感器反假信号为测传动装竹瘠样战段修wa力矩玲潺SS反愦自号电机架动器输出电流小号来集伺服控制信号试收台J功装置松卜交流伺服WN谐波W动切仃 何Bl师动器图7.RV、谐波和行星减速器负载模拟实验平台组成示意图表7.RV、谐波和行星减速器负载模拟实验平台主要设备及仪器序号设备及仪器名称型号主要性能指标数量55.驱动器YD8O(X

14、)：OR7-23-A25额定功率750W三相220V256.联轴器光之大：GSCG-8268额定扭矩150N.m357.dSPACE仿真系统RTIl104AD分辨率12b,DA分辨率14b58.编码器CAPRO盈动高科：1BB2050WA4D0019C01单圈绝对式单圈分辨率19位159.力矩传感器Kistler：9349A-25+25N.m(范围不足)14503B100L额定扭矩100N.m160.负载侧驱动器松下：MADLT15SF额定电流IOA261.负载侧电机松下：MSMF022L1U2M功率200W转矩0.64N.m23位绝对编码器262.负载侧减速器RV谐波行星减速器减速比5036

15、3.陀螺仪SZTL测量范围500(。.SeC-零偏稳定性5(。.Ir-发送频率4000(Hz),波特率921.6(kb.sec-l)164.稳压电源UTP3303165.结构件6.2. RV、谐波和行星减速器双轴惯量耦合实验平台该实验平台用于RV、谐波和行星减速器双轴惯量耦合实验平台的高精度自适应和神经网络伺服控制算法实验验证。图8.RV、谐波和行星减速器双轴惯量耦合实验台组成示意图表8.RV、谐波和行星减速器双轴惯量耦合实验平台主要设备及仪器序号设备及仪器名称型号主要性能指标数量66.驱动器YD8000:OR7-23-A25额定功率750W三相220V267.dSPACE仿真系统RTI110

16、4AD分辨率12b,DA分辨率14b168.编码器CAPRO盈动高科：1BB2O5OWA4D(X)19CO1单圈绝对式单圈分辨率19位269.负载侧驱动器松下：MADLT15SF额定电流IOA270.电机松下：MSMF022L1U2M功率2(X)W转矩0.64N.m23位绝对编码器671.减速器RV谐波行星减速器减速比50672.陀螺仪SZTL测量范围500(.sec)，零偏稳定性5(o.hl)1发送频率40(X)(Hz),波特率921.6(kb.sec-l)173.稳压电源UTP330316.3. RV、谐波和行星减速器轻量化机械臂实验平台该实验平台用于RV、谐波和行星减速器轻量化机械臂实验

17、平台的防振动轨迹规划算法实验验证。图9.RV、谐波和行星减速器轻量化机械臂实验平台组成示意图表9.RV、谐波和行星减速器轻量化机械臂实验平台主要设备及仪器序号设备及仪器名称型号主要性能指标数量74.驱动器YD8000：OR7-23-A25额定功率750W三相220V475.dSPACE仿真系统RTH104AD分辨率12b,DA分辨率】4b176.编码器CAPRO盈动高科：1BB2O5OWA4D(X)19CO1单圈绝对式单圈分辨率19位477.负载侧驱动器松下：MADLT15SF额定电流IOA278.电机松下：MSMF022L1U2M功率2(X)W转矩0.64N.m23位绝对编码器679.减速器

18、谐波行星减速器减速比50480.稳压电源UTP33O326.3.开源双关节臂实验平台该实验平台用于RV、谐波和行星减速器双轴惯量耦合实验平台的高精度自适应和神经网络伺服控制算法实验验证。图10.开源双关节臂实验平台组成示意图表10.开源双关节臂实验平台主要设备及仪器序号设备及仪器名称型号主要性能指标数量81.ABB开源关节臂IRB6640-235工作半径2.55m282.dSPACE仿真系统RTIl104AD分辨率12b1DA分辨率14b1七、实验仪器与设备汇总表1实验平台主要仪器与设备序号设备及仪器名称型号主要性能指标数量单价传感器83.dSPACE仿真系统RTIl104AD分辨率12b,D

19、A分辨率14b184.绝对光栅尺Haidenhain:LC400量程570mm分辨率0.01m精度5m185.增量光栅尺Haidenhain:LC400量程570mm分辨率0.01m精度5m186.推拉力传感器LRT-2T量程19.6IKN187.扭矩传感器Kistler：4503BI(X)L额定扭矩l(X)N.m188.冲击锤PCB189.数显水平仪LXR-T9()590.陀螺仪FOG-203光纤陀螺测量范围500(。.SeC-1),零偏稳定性5(o,h-l)1发送频率4000(Hz),波特率921.6(kb.sec-l)291.绝对编码器YA115分辨率：20(bit)绝对精度：20波特率

20、：57.6(Kbs)10辅助件92.电动缸DDA06-T05-230导程4mm1093.RV减速器ZKRS-25E-161速比161,精度694.RV减速器ZKRV-27C速比：36.57,精度695.谐波减速器RHSG-III-32速比50,精度20696.稳压电源UTP3303597.ABB开源关节臂IRB6640-235工作半径2.55m298.驱动器YD8000：OR7-23-A2额定功率750W单相220V1099.电机YD8000:ASM80B3007额定功率750W单相220V10-1510结构件100.虎克较链6101.消隙较链4102.大型安装平台2103.其余加工结构件未统

21、计Sum104.总计元拟测量传动装置性能指标如表2所示。表2拟测传动装置性能指标汇总性能指标测里方法备注名称定义传动误差输入轴单向旋转时，输出轴的实际转角和理论转角之差加载端施加额定扭矩的10%载荷，转速波动3rmin后，采集数据绘制传动误差曲线不同转速负载传动装置输出转速5rmin和空载下正转或反转，转速波动lrmin后，采集数据绘制传动误差曲线不同转速负载重现误差在起始零位下，将全行程分为小行程，中行程和大行程，并在相应行程之下的上次测量位移与本次测量位移之差。记录在传动误差的基础上，两次传动误差的差值不同转速负载扭转刚度额定负载转矩与切向弹性变形转角的比值固定输出端，加载输入端至额定转矩

22、，再逐渐卸载至0后，反向加载至额定扭矩，再逐渐卸载至0,实时同步采集转矩及转角数值绘制滞回曲线空程输入端固定，由正向改为反向旋转输出端时，输出端在3%和3%额定转矩下的转角值之差回差输入端固定，正反向旋转输出端至额定转矩时，两个方向上O转矩时输出端的转角值之差F-V曲线电动缸推力与输出直线速度之间的关系（电机堵转推力与最高直线速度间，并以额定功率持续输出）。记录行程内均匀加速和均匀变负载情况下的实时曲线不同转速下的传动推力-速度曲线空载摩擦转矩在无负载情况下，驱动减速器达到设定转速时检测得到的扭矩值设定输入转速为额定转速，实时监测输入端转速与扭矩的关系，得到不同速度下的扭矩变化曲线空载传动效率

23、传动装置输出的能量与输入能量的比值驱动被测传动装置从。速到达设定转速，转速稳定后加载至设定转矩值，实时记录输入转矩、输出转矩、输入不同转速下的传动效率-转矩曲线转速，绘制不同转速下的传动效率-转矩曲线控制器带宽电流环带宽速度环带宽位置环带宽扫频法模拟实际工况低速平稳性规定误差带AO内系统所能实现的最小平稳运动速率min为最低平稳速率当传动装置伺服系统工作于位置环，施加位置斜坡激励信号，指令信号的斜率为,若输出角位置曲线在规定的误差带范围内变化，则认为系统在此给定速率下的运动是平稳的。模拟实际工况最大运转速度传动装置所能达到的最大输出速度在无负载情况下，对传动装置进行最大速度测试空载稳定精度系统

24、在某个稳定状态下受到较小的扰动后仍能回到原状态或另一个稳定状态取1。、IHZ和3。、0.5HZ两种正弦扰动信号作为稳定精度扰动信号模拟实际工况定位精度常用定位误差来衡量，指令位置与实际位置之偏差使传动装置伺服系统工作于位置环，并使机构的初始状态保持静止，随后输入阶跃位置指令，待机构重新恢复静止后，计算指令位置与实际位置偏差模拟实际工况角位置精度微小阶跃信号下，指令位置与实际位置之偏差使传动装置伺服系统工作于位置环，并使机构的初始状态保持静止，随后输入小阶跃位置指令，待机构重新恢复静止后，计算指令位置与实际位置偏差模拟实际工况随动精度正弦指令信号下，武器随动单元位置跟随误差的均方根值(RMS)使

25、传动装置伺服系统工作于位置环，输入正弦位置指令，实时计算指令位置与实际位置偏差取最大值模拟实际工况伺服刚度射击后坐力扰动作用下的扰动转矩与扰动角度的比值使传动装置伺服系统驱动器使能，用冲击锤敲击过渡件1，并读取光栅尺变化量模拟实际工况附录2：实验方法和步骤（一）传动误差和重现误差传动误差（定位精度）的定义为：在任意起始位置，将全行程分为常时行程和极限行程，并在相应行程之下实测位移与理想位移之差。重现误差（重现精度）定义为：在起始零位下，将全行程分为小行程，中行程和大行程，并在相应行程之下的上次测量位移与本次测量位移之差。在采集数据时，使用电机端编码器对丝杠转角进行测试采用光栅尺采集螺母位移值Z

26、，N,则传动误差A，N的表达式（1）所示：AN=ZN-Xa）（1）I2江；重复定位精度N的表达式（2）所示：4（）=Av（）-&（T）式中：“土”中的“+”表示丝杠和螺母的均为左旋，“”表示丝杠、螺母和滚柱的螺纹均为右旋，N代表丝杠转动圈速，n代表测试次数。规定当螺母的受力方向与其运行方向相反时，丝杠处于正传动状态；当螺母的受力方向与其运行方向相同时，丝杠处于逆传动状态。在实际测试时，在同一行程下，传动误差需光栅尺测试位移5次，重现精度需光栅尺测试位移6次，最后取上下公差为该行程下的传动误差，重现精度最大差值。（二） 扭转刚度、空程和回差传动空程定义为：在传动装置输出端固定时，输出端在土3%额

27、定转矩下的直线值之差。传动回差定义为：在传动装置输出端固定时，输出端在100%额定转矩下的时滞曲线在零转矩时来回的直线值之差。扭转刚度的定义为：在输出端施加一个扭转力矩时，1/2倍和1倍的额定输出转矩差值和输出端转角差之比，定义为传动装置扭转刚度。图6滞回曲线示意图在实际测试时，空程需光栅尺测试位移5次，回差需光栅尺测试位移5次,最后取平均值为实际确定结果。（三） 空载摩擦转矩在无负载情况下，驱动减速器达到设定转速时检测得到的推力值为传动装置的空载摩擦转矩。实际测试时，将传动装置外壳固定，在空载情况下驱动传动装置运转，实时监测输入端转速与扭矩的关系，得到不同速度下的扭矩变化曲线。（四）传动效率

28、和输出扭矩传动效率定义为：在不同负载条件和转速条件下，负载端受到功率与电机端输出功率的比值。在实验过程中，使用力传感器对电动缸推力Fnz,采用力矩传感器对驱动电机扭转力进行测试M&,则正传动效率n的表达式如式（3）所示：(3)逆传动效率联的表达式如式（4）所示:(4)2M”77=：-FNZLS在实际测试时，驱动端驱动传动装置从O速到达设定转速，转速稳定后加载端加载至设定转矩值，加载过程中实时记录输入、输出端转矩、输入转速值，每次至少采集5组数据求取平均值，绘制不同转速下的传动效率转矩曲线，在此情况下需要合理需设定限位开关，进行电动缸的限位保护。（五） 水平直线度（垂直直线度）水平直线度比定义为

29、：丝杠输出端悬空状态下，在全行程下直线运动中，丝杠运行的在y轴上的直线度。垂直直线度比定义为：丝杠输出端悬空状态下，在全行程下直线运动中，丝杠运行的在Z轴上的直线度。在实验过程中，使用百分表测定丝杠的水平直线度a和垂直直线度b,直线度示意图如图3所示：图3直线度示意图在实际测试时，全行程丝杠空载慢速运动5次，用百分表测得最大跳动值为直线度，百分表至少采集5组数据求取平均值。（六） F-V曲线（M-V曲线）F-V曲线定义为：电动缸推力与输出直线速度之间的关系（电机堵转推力与最高直线速度间，并以额定功率持续输出）。M-V曲线定义为：电动缸转矩与输出直线速度之间的关系（电机堵转力矩与最高直线速度间，

30、并以额定功率持续输出）。在实验过程中，使用力矩传感器测定输出力矩,采用力传感器测定输出推力,使用光栅尺微分测定直线速度，曲线函数表达式为：F=f(VM=m(V(6)在实际测试时，调整合适负载值大小，然后采用最高速输出，采集10组以上，每组采集5次求平均值，最后拟合10组数据，得到特性曲线。(七)额定寿命和界面温升减速器在额定输出推力和额定直线转速下工作时，保持正常运转且回差和空程的增加量小于标称值的累计运行时间。实际测试按照机器人用精密行星摆线减速器(GB/T37718-2019)中6.8节实验方法进行，具体内容摘抄如下。加载运行前,应检查减速器的安装是否正确和是否按照要求加注了润滑油脂;试运

31、行时减速器应运行平稳,不得出现接合处漏油、气孔溢油、产生异常声响等现象。加载加速、减速允许转矩试运行,从0开始逐渐提高转速.调整减速器转速的同时,测最减速器针齿壳的温度,使其不大于60七。此时的转速即为输出转速。在上述试验条件(加速、减速许用转矩，调整得出的最终输出转速)下稳定运行，保持无异常状态运行至该条件下试验时间(LT)时停止。减速器实际寿命(LT),根据使用条件通过式(3)计算得出。允许寿命试验时间为累计时间。测量减速器的回差/空程,判断其增加量是否小于标称值。1.T=Lr(IX一义件)，(3)式中：1.t试验时间,单位为小时(h);1.TQ减速器额定寿命,单位为小时(h),本标准减速

32、器的此值设定为6000h；T试验时实际输出转矩,单位为牛米(N-m)；一试验时实际输出转速,单位为转每分(rmin)；TQ额定输出转矩，单位为牛米(Nm)；额定输出转速,单位为转每分(r/min)。(八)控制器带宽通过扫频法测试电流环、速度环和位置环带宽。(九)低速平稳性当传动装置伺服系统工作于位置环，施加位置斜坡激励信号，指令信号的斜率为,若输出角位置曲线在规定的误差带范围A内变化，则认为系统在此给定速率下的运动是平稳的。在规定误差带A。内系统所能实现的最小平稳运动速率3min为最低平稳速率。评定传动装置是否满足速率平稳性要求的判定条件为：用两条平行线t+和t-A包络实际运行曲线，若运动轨迹

33、曲线几乎全部（95%以上）被包络在平行线之间，则认为系统在稳态精度A9内满足最低平稳速率的要求，伺服系统低速平稳性评价方法如图7所示。图7低速平稳性评价方法为了有效评价传动装置的低速运动平稳性能，采用式（3）对低速平稳性进行量化：二更XloO%（3）%式中Oref为测试过程中斜坡指令的角度变化量，pp为实测角度对参考角度的跟随误差峰峰值。显然，在相同的行程范围夕时内，如果速度波动越大，则。卬越大，因此取值越大；当运动过程为理想匀速运动时，X%p=0,此时=0o（十）稳定精度传动装置稳定性是指系统在某个稳定状态下受到较小的扰动后仍能回到原状态或另一个稳定状态，扰动的类型及大小由装备的实际使用工况

34、决定。以安装于轮式侦察车或者越野车上的遥控武器站系统为例，其主要作战环境面向城市/山地，其中城市作战以较为平整水泥路面为主，车体的起伏晃动不大，而山地作战面临的地理环境较为复杂，路况较差，车体在行驶过程中的起伏晃动较大，对伺服装置的指向精度产生较大影响。通过分析不同路况条件下车体晃动造成的武器站伺服装置方位和俯仰方向扰动信号的幅值和频率，找出武器站伺服装置的扰动源，为传动装置的性能实验提供测试依据。依据国标GB7031-86规定，典型道路可根据路面不平度的不同进行8个等级的划分，通过对各种典型凹凸路面统计分析，计算得到扰动信号的幅值范围在1.15。2.86。之间，频率范围在0.83HZ0.52

35、HZ之间，为了便于实验测试，取1。、IHz和3。、0.5Hz两种正弦扰动信号作为稳定精度扰动信号。在实验过程中，方式1,用陀螺信号积分峰峰值的1/2表达稳定精度；方式2,通过激光光斑位移解算稳定精度。在理想状态下，用陀螺信号积分峰峰值的1/2表达的稳定精度和通过激光位移解算出的稳定精度是相同的。（十一）角位置精度武器站伺服装置为了实现武器系统的精确射击，需要进行枪轴（火力线）和视轴（瞄准线）一致性校验。由于电气零位、校枪零位偏差等误差的存在，需要对瞄准线进行二次修正，即将显控单元图像中十字叉丝修正到与枪轴重合，实现视频十字叉丝瞄准的地方即为武器火力线指向的目标点。校枪过程中，需要武器站伺服装置

36、工作于位置闭环，并实现位置点动控制，而二次修正过程中，需要进行图像平移控制。为了保证校验精度，需要使每次位置运动的步长量造成的最大图像移动量为1个单位象素，可表述为式：xa1（7）PA为角位置运动步长量的最大值，故方位和俯仰角位置精度要小于上述值。在实际测试中，武器站伺服装置工作于位置闭环，指令信号为一个最小步进角度为0.01的阶跃信号，采集位置编码器测量值，计算指令信号与编码器测量值之间的稳态误差，即为被测试系统的角位置控制精度。（十二）随动精度随动精度主要指其跟随正弦指令的精度。单元所受扰动信号为正弦信号，幅值和频率为1。、IHZ和3、0.5Hz,其随动精度就是在此两种正弦指令信号下，武器

37、随动单元位置跟随误差的均方根值（RMS）,为0.5mrad.在实际测试中由上位机给出AD给出跟随指令A,由绝对编码器获得末端位移指令D,其中指向精度C可以表示为：E=A-D(7)在实际测试时，在同一正弦指令下，在跟随稳定后，求取一个周期内跟随精度的均方根值，需用编码器测试5次，求均方根值的平均值。(十三)定位精度定位精度常用定位误差来衡量，其测量方式是：使传动装置伺服机构工作于位置控制回路，并使机构的初始状态保持静止，随后输入阶跃位置指令，阶跃幅值视机构的实际行程范围而定；待机构重新恢复静止后，计算指令位置与实际位置偏差，此即定位误差。显然，定位误差越小则表示定位精度越高。在实际测试中，上位机

38、给出位置指令A,然后给出反指令B,其中指向精度C可以表示为：C=A-B(7)在实际测试时，在同一指令下，来回为一组利用位置编码器测量后求差，需光栅尺测试位移5次，求平均值。(十四)伺服刚度武器站伺服装置中，武器随动单元的伺服刚度直接影响武器站的射击精度，特别是其连续射击精度。武器随动单元伺服系统在武器射击过程中所受的扰动力矩除了自身的摩擦力矩、质心不重合力矩以及惯性力矩外，还受武器发射冲击力矩的影响。武器发射冲击力矩的特点是作用时间短、数值大，会造成武器随动单元伺服系统产生较大角度误差，影响其射击精度。武器随动单元伺服系统在外界扰动力矩作用下产生的角度偏差与该扰动力矩之比即为系统的伺服刚度，系统的伺服刚度越大表明系统抵御外界扰动的能力越强，系统产生的角度偏差越小，从而武器射击精度越高。伺服刚度的定义为在射击后坐力扰动作用下的扰动转矩与扰动角度的比值，在实际测试中扰动力矩通过伺服刚度k的计算可以下式表述为：上式中，k值伺服刚度，M是扰动转矩，是扰动后转角。