<<
>>

Оценка точности регистрации угловых параметров на базе разработанного метода гониометрического контроля

Так как система гониометрического контроля включает в себя измерительные преобразователи параметров ускорения (акселерометры), микропроцессор со встроенным аналого-цифровым преобразователем, погрешность такой системы желательно определять экспериментальным путём [132, 133].

Первостепенным этапом организации гониометрического контроля является настройка акселерометров, входящих в измерительную цепь. Оценка эффективности алгоритма настройки, разработанного в данной диссертационной работе, осуществлялась на основе экспериментальных исследований в сравнении с модифицированным многопозиционным методом калибровки (MSPM), предложенным в работах современных исследователей (В.В. Шаврин, А. С. Конаков, В. И. Тисленко 2012) [134, 135].

Метод MSPM подразумевает проведение измерений акселерометра в 9 положениях при детерминированном пространственном угле с целью определения угла взаимного рассогласования осей чувствительности акселерометра. По данному методу оценка параметров, как правило, производится на базе метода наименьших квадратов (МНК). Недостаток - необходимость задания известной угловой ориентации осей акселерометра относительно осей локальной системы координат (СК). Этого недостатка лишена процедура настройки, выполняемая по разработанному в данной диссертационной работе алгоритму.

Результаты экспериментальных исследований, отраженные в таблице 7, позволяют оценить степень компенсации погрешностей измерений акселерометра LIS331dlh, вызванных рассогласованием осей чувствительности с применением стандартного метода калибровки и разработанного в п. 2.3.2 данной

диссертационной работы алгоритма настройки. Кроме того, для сопоставления также приведены данные из спецификации на датчик [128].

Таблица 7 - Результаты экспериментальных исследований при настройке

акселерометра LIS331dlh

Среднее значение результатов измерений Среднее значение результатов настройки разработанным методом Среднее значение результатов калибровки ММРМ Данные из специфика­ции
Параметр/ось X Y X Y X Y Средн СКО
Масштабный коэффициент

SF

0,0214 0,021 0,0116 0,0121 0,0128 0,0129 0 0,003
Смещение нуля, ∆φ [g/град/с] -0,003 -0,002 -0,0025 -0,0023 -0,003 -0,003 -0,001 0,001
Неортого- нальность осей,N 0,0612 0,0673 0,051 0,0514 -0,057 -0,055 0,05 0,05

Для организации экспериментальной оценки точности гониометрических измерений на базе разработанного метода гониометрического контроля необходимо соблюсти следующие условия:

1.

Наличие механического автоматизированного устройства, обеспечивающего вращение на заданные углы. Технические характеристики устройства (точность позиционирования вращающегося элемента) должны быть известны.

2. Известно, что точность измерений - комплексный параметр, на результат которого влияют как аппаратные особенности сенсора, так и алгоритмическая реализация преобразования параметров наклона. В связи с этим, для оценки точности метода необходимо осуществлять измерения на единой сенсорной базе, чтобы исключить влияние дополнительной инструментальной погрешности на результаты измерений.

3. Перед началом измерений необходимо учесть погрешности измерений конкретных акселерометрических датчиков, на базе которых осуществляется измерение.

В рамках статистического эксперимента были проведены исследования на базе акселерометров LIS331DLH (фирма STMicroelectronics) при изменении ускорения в диапазоне(рисунок 46). В качестве устройства,

обеспечивающего вращение на заданные углы был выбран мотор-редуктор RMI 28FLM1 43027872 (фирма S.T.M. Bologna Italy) [136], который прошел предварительную поверку. В состав мотор-редуктора входят бесконтактные датчики регулирующие работу тормозного привода с высокой точностью. Согласно техническим характеристикам данной модели, при минимальной скорости поворота вала (для эксперимента требуется скорость не более 0,2 об/сек.), точность остановки (позиционирования угла) составляет 0,001°, что является достаточным для оценки точности методов определения угла.

Рисунок 46 - Экспериментальная установка

При организации эксперимента были выполнены требования по выставке испытательного макета относительно плоскости горизонта и жесткому креплению, поглощающему вибрацию хода мотора редуктора. Эксперимент осуществлялся согласно схеме, приведенной на рисунке.

Рисунок 47 - Схема экспериментальной установки.

Пара акселерометров была закреплена на осевых точках вращения вала редуктора, при этом, один из акселерометров крепился на неподвижную часть корпуса мотор-редуктора (рисунок 47). Позиционирование осуществлялось вокруг одной из осей чувствительности акселерометров.

Таблица 8 - Результаты обработки данных

Угол поворота вала редуктора, точность позиционирования ±0,001 ° Угол поворота, рассчитанный на основе функции арктангенса, ° Угол поворота, полученный на основе фазометрического метода, °
Среднее значение СКО Среднее значение СКО
1,00 1,021 0,0025 1,003 0,0003
15,00 15,035 0,0034 15,005 0,0004
30,00 30,046 0,0040 30,006 0,0006
45,00 45,058 0,0059 45,007 0,0007
60,00 60,071 0,0068 60,008 0,0009
75,00 75,083 0,0084 75,009 0,00103
90,00 90,107 0,0101 90,011 0,00115

В результате экспериментальных исследований были получены временные ряды изменения параметров ускорений в зависимости от угла поворота вала редуктора (число испытаний - 2500, диапазон ускорений - 2g).

Далее произведен расчет угла поворота с использованием функции арктангенса и с использованием разработанного фазометрического метода (рисунок 48). Выборка по каждому из экспериментов составляла 100 значений.

По результатам каждого эксперимента был произведен расчет СКО. Результаты обработки данных приведены в таблице 8.

Рисунок 48 - Результаты обработки сигналов акселерометров фазометрическим методом: а) угол поворота 1°; б) угол поворота 15°; в) угол поворота 30°; г) угол поворота 45°; д) угол поворота 60°; е) угол поворота 75°; ж) угол поворота 90°.

Установлено, что СКО результатов расчета угла поворота фазометрическим методом в 8,78 раз меньше, чем СКО результатов расчета угла поворота с использованием функции арктангенса.

4.3

<< | >>
Источник: ГРЕЧЕНЕВА АНАСТАСИЯ ВЛАДИМИРОВНА. ФАЗОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ГОНИОМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ НА БАЗЕ АКСЕЛЕРОМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Белгород - 2019. 2019

Еще по теме Оценка точности регистрации угловых параметров на базе разработанного метода гониометрического контроля: