北斗導航終端測試轉臺的非線性建模

李家斌，謝璐璐，宋丹玫

(工業和信息化部電子第五研究所質量安全檢測中心，廣東 廣州 510610)

0 引 言

隨著北斗導航產品的應用及普及，其性能測試的需求也愈來愈多。北斗導航終端測試轉臺是導航產品測試系統的重要組成部分，可依據不同的測試需要做方位、滾動、俯仰旋轉，檢測北斗導航終端產品在不同方向的收發性能[1]6。北斗導航終端測試轉臺運行速度較低，其低速性能直接影響導航終端產品測試結果的正確度和精密度[2]101[5]11。本文主要對實驗室專用北斗導航終端測試轉臺(以下簡稱測試轉臺)進行了建模仿真分析，得出摩擦力矩是影響導航性能測試轉臺低速性能的主要因素。同以往的轉臺建模不同，本文對測試轉臺的非線性摩擦力矩進行分析和補償，采用工程實用的Stribeck模型進行線性化處理，轉臺建模更全面地考慮了實際非線性的影響，具有較好的工程實用意義。

1 導航終端測試轉臺理想建模分析

測試轉臺在低速條件下，三軸的耦合作用較小，對測試的影響可以忽略。三個軸的控制系統獨立而且類似，可以選擇其中一軸建模分析。本文以方位軸為例，對測試轉臺的方位軸框架進行建模分析。在理想情況下，對其建模也就是對執行元件——方位軸直流力矩電機的建模。

圖1 轉臺方位軸直流力矩電機電樞回路電路圖

方位軸直流力矩電機的電樞回路如圖1所示。列出該電樞回路的電壓平衡方程和感應電勢方程式如下：

(1)

Ea=CeΦn=Keω

(2)

式中:Ua為輸入的直流電壓;Ia為電樞電流;Ra為電樞電阻;La為電樞電感;Ce為反電動勢系數;Ke為反電動勢系數;Φ為勵磁磁通;ω為電機角速度;n為電機轉速;Ea為反電動勢。……