[發明專利]一種五自由度主動磁懸浮慣性穩定平臺

有效

• 申請號: 201210321861.0
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN102818569A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 房建成;周向陽;張鈺;王春娥;劉剛;鐘麥英;張建斌;李貝
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;盧紀

1.一種五自由度主動磁懸浮慣性穩定平臺，其特征在于：包括平臺框架系統、驅動系統、減震系統、磁懸浮支撐系統、慣性測量系統和轉角測量系統；

平臺框架系統自下而上依次為底板（101）、底座（102）、橫滾框（103）、俯仰下框（104）、俯仰框（105）、方位下框（106）、方位框（107）組成；慣性穩定平臺工作時，相機（108）置于方位框（107）之上；橫滾框（103）的回轉軸沿著飛機的飛行方向，用以隔離飛機的橫滾角運動；俯仰框（105）的回轉軸沿飛機機翼方向，用以隔離飛機的俯仰角運動；方位框（107）的回轉軸垂直向下，用以隔離飛機的方位角運動；底板（101）與飛機固連，底座（102）通過減震系統與底板（101）固連在一起；底座（102）上固定兩個橫滾框支座（102-1），橫滾框（103）通過同軸安裝在橫滾支座（102-1）上的兩個橫滾軸（103-1）上，實現橫滾框（103）繞橫滾軸（103-1）的自由旋轉；俯仰框（105）通過同軸安裝在橫滾框（103）上的兩個俯仰軸（105-1），實現俯仰框（105）繞橫滾框（103）的自由旋轉；方位框（107）則通過磁懸浮支撐系統實現方位框（107）相對俯仰框（105）的主動五自由度懸浮；俯仰下框（104）通過螺釘緊固于俯仰框（105）底部，方位下框（106）緊固于方位框（107）底部；方位框（107）的轉軸、俯仰軸（105-1）、橫滾軸（103-1）相互正交；

驅動系統包括橫滾框驅動系統、俯仰框驅動系統和方位框驅動系統；橫滾框驅動系統由橫滾力矩電機（211）、橫滾行星齒輪減速器（212）、橫滾減速器齒輪（213）、橫滾齒輪（214）依次串接而成；俯仰框驅動系統由俯仰力矩電機（221）、俯仰行星齒輪減速器（222）、俯仰減速器齒輪（223）、俯仰齒輪（224）依次串接而成；方位驅動系統則由永磁同步力矩電機實現對方位組件的直接驅動，永磁同步力矩電機中電機定子（231）?安裝于俯仰下框（104），電機轉子（232）安裝于方位框（107）上；

減震系統由固連在底板（101）與底座（102）之間的四個金屬減震器（301）構成，對稱安裝于底板（101）四個角；

磁懸浮支撐系統包括磁軸承組件（40）、磁軸承保護塊（405）、磁軸承傳感器（406）；磁軸承組件（40）包括軸向磁軸承定子（401）、軸向磁軸承轉子（402）、徑向磁軸承定子（403）和徑向磁軸承轉子（404）；軸向磁軸承定子（401）通過螺釘緊固于俯仰框（105）和俯仰下框（104），軸向磁軸承轉子（402）緊固于方位框（107），徑向磁軸承定子（403）緊固于俯仰下框（104），徑向磁軸承轉子（404）安裝在方位框（107），磁軸承保護塊（405）安裝在俯仰框（105）中，磁軸承傳感器（406）安裝在俯仰下框（104）；

慣性測量系統包括X向陀螺（501）、Y向陀螺（502）、Z向陀螺（503）、X向加速度計（504）和Y向加速度計（505）及磁羅盤（506）；其中X向陀螺（501）和Y向陀螺（502）通過正交式橫滾俯仰陀螺支架（507）安裝在俯仰下框（104）上，Z向陀螺（503）安裝在方位下框（106）上，X向加速度計（504）、Y向加速度計（505）通過正交式加計支架（508）安裝在俯仰下框（104）上；磁羅盤（506）安裝在方位下框（106）底部；所述X向陀螺（501）敏感軸沿橫滾軸（103-1）方向，Y向陀螺（502）敏感軸沿俯仰軸（105-1）方向，Z向陀螺（503）敏感軸沿方位框（107）轉軸方向，X向加速度計（504）敏感軸與橫滾軸（103-1）方向正交，Y向加速度計（505）敏感軸與俯仰軸（105-1）方向正交；

轉角測量系統由兩個碼盤，即橫滾碼盤（601）、俯仰碼盤（602）和光柵尺（603）組成；其中橫滾碼盤（601）直接安裝于橫滾軸（103-1）外端，測量橫滾框（103）相對底座（102）的轉角；俯仰碼盤（602）直接安裝于俯仰軸（105-1）外端，測量俯仰框（105）相對于橫滾框（103）的轉角；光柵尺（603）安裝于方位下框（106）與俯仰下框（104）之間，測量?方位框（107）相對于俯仰框（105）的轉角。

2.根據權利要求1所述的一種五自由度主動磁懸浮慣性穩定平臺，其特征在于：所述橫滾框（103）結構為懸掛整體式密閉結構，回轉軸沿飛機飛行方向；俯仰下框（104）、俯仰框（105）、方位下框（106）和方位框（107）設計成中空的環型結構。