[發(fā)明專利]一種三浮陀螺儀有源磁懸浮控制系統(tǒng)及控制方法

有效

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• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN103913157A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧忠武;王雪;王永彤;陳瑞霞;王文佳;張智
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號(hào): G01C19/24
• 分類號(hào): G01C19/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 褚鵬蛟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳統(tǒng)慣性儀表技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及三浮陀螺儀有源磁懸浮控制系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

支承裝置是慣性儀表的重要組成部分，也是決定儀表精度的關(guān)鍵部件。實(shí)踐表明，不用磁懸浮的液浮陀螺，只要進(jìn)行長時(shí)間的測試，不確定誤差因素總是要反映出來的，漂移速度必然是很不穩(wěn)定的。而有磁懸浮的液浮陀螺儀在精度性能上比無磁懸浮的要高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。有磁懸浮的液浮陀螺儀可以采用有源磁懸浮和無源磁懸浮方式。有源磁懸浮將無源磁懸浮的差動(dòng)加力改為單邊加力后，不但平均加力大大降低，而且控制算法的選擇和控制參數(shù)的調(diào)整也更加靈活方便。三浮陀螺儀是在單自由度液浮陀螺基礎(chǔ)上研制的高精度陀螺，其陀螺馬達(dá)采用動(dòng)壓氣體支承；陀螺浮子組件采用液體懸浮，使其重、浮力基本相等，在消除了支承摩擦力的同時(shí)提高了陀螺儀抗沖擊、振動(dòng)的能力；對其再施加磁懸浮以消除剩余重浮力差的影響并進(jìn)行精確定中，使浮子組件完全處于懸浮狀態(tài)，消除了機(jī)械接觸摩擦的影響，有效的提高了陀螺儀的精度及其穩(wěn)定性。作為輔助支承，磁懸浮控制系統(tǒng)在三浮陀螺儀中的作用主要有兩點(diǎn)：①克服陀螺浮子組件的重、浮力差，使其和陀螺其它零、部件不接觸，消除機(jī)械摩擦力矩。②控制浮子組件除沿浮子輸出軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度以外的五個(gè)方向的自由度，對陀螺浮子組件進(jìn)行精確定中，使陀螺浮子組件相對陀螺殼體的空間位置保持穩(wěn)定，提高陀螺儀使用性能。磁懸浮控制系統(tǒng)在完成上述主要功能的同時(shí)，不能給陀螺儀帶來很大的干擾力矩，影響陀螺儀的精度。以往的三浮陀螺儀有源磁懸浮控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，影響陀螺儀的精度。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單的三浮陀螺儀有源磁懸浮控制系統(tǒng)，以提高三浮陀螺儀的精度。?

本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問題是提供一種三浮陀螺儀有源磁懸浮控制方法，能夠提高三浮陀螺儀的精度。?

本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：?

一種三浮陀螺儀有源磁懸浮控制系統(tǒng)，三浮陀螺儀包括浮子，三浮陀螺儀有源磁懸浮控制系統(tǒng)包括磁懸浮元件、第一浮子位置檢測電阻組、第二浮子位置檢測電阻組、模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、多路選通器、控制器、第一激磁/加力控制開關(guān)組和第二激磁/加力控制開關(guān)組；?

磁懸浮元件包括位于浮子左側(cè)的軸向磁懸浮元件、位于浮子右側(cè)的軸向磁懸浮元件，位于浮子左側(cè)的徑向磁懸浮元件和位于浮子右側(cè)的徑向磁懸浮元件；位于浮子左側(cè)的軸向磁懸浮元件具有定子線圈L_ZR和位于浮子右側(cè)的軸向磁懸浮元件具有定子線圈L_ZL；位于浮子左側(cè)的徑向磁懸浮元件具有一對X方向定子線圈L_XL+、L_XL-和一對Y方向定子線圈L_YL+、L_XL-；位于浮子右側(cè)的徑向磁懸浮元件具有一對X方向定子線圈L_XR+、L_XR-和一對Y方向定子線圈L_YR+、L_XR-；其中X方向?yàn)槿⊥勇輧x的馬達(dá)軸方向，Y方向?yàn)槿⊥勇輧x的輸入軸方向，Z方向?yàn)槿⊥勇輧x的輸出軸方向；?

第一浮子位置檢測電阻組包括五個(gè)電阻R_ZL、R_XL+、R_YL+、R_XR+、和R_YR+；第二浮子位置檢測電阻組包括五個(gè)電阻R_ZR、R_XL-、R_YL-、R_XR-、和R_YR-；?

第一激磁/加力控制開關(guān)組包括五路激磁控制開關(guān)和五路加力控制開關(guān)；第二激磁/加力控制開關(guān)組包括五路激磁控制開關(guān)和五路加力控制開關(guān)；每路激磁控制開關(guān)的一端與激磁電源相連，每路激磁控制開關(guān)的另一端與相應(yīng)的電阻相連；每路加力控制開關(guān)的一端與加力電源相連，每路加力控制開關(guān)的另一端與相應(yīng)的定子線圈輸入端相連；第一激磁/加力控制開關(guān)組和第二激磁/加力控制開關(guān)組與控制器相連；?