[發(fā)明專利]一種三軸慣性穩(wěn)定平臺及其自定位定向的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410835098.2
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104848859A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁祝順;張巍;丁偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G05D1/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

1.一種三軸慣性穩(wěn)定平臺，其特征在于：該三軸慣性穩(wěn)定平臺包括平臺支架(1)、平臺臺體、慣性測量組件、平臺驅(qū)動單元和平臺電子箱；

平臺支架(1)用以支撐平臺臺體；

平臺臺體包括外框架(2)、中框架(3)和內(nèi)框架(4)，內(nèi)框架(4)為方位框架，承載有效載荷，中框架(3)為俯仰框架，外框架(2)為橫滾框架；

慣性測量組件包括第一速率陀螺(5)、第二速率陀螺(7)、第三速率陀螺(10)、第一加速度計(6)、第二加速度計(8)和第三加速度計(9)，第一速率陀螺(5)、第二速率陀螺(7)和第三速率陀螺(10)為互相正交安裝，第一加速度計(6)、第二加速度計(8)和第三加速度計(9)為互相正交安裝；第一速率陀螺(5)、第二速率陀螺(7)、第三速率陀螺(10)、第一加速度計(6)、第二加速度計(8)和第三加速度計(9)均安裝在內(nèi)框架(4)中；第一速率陀螺(5)、第二速率陀螺(7)和第三速率陀螺(10)測量得到內(nèi)框架(4)三個方向的慣性角速率信息，第一加速度計(6)、第二加速度計(8)和第三加速度計(9)測量得到內(nèi)框架(4)三個方向的線加速度信息，并將得到的信息提供給電子箱(14)；

平臺驅(qū)動單元包括帶減速裝置的第一力矩電機(jī)定義為中框架電機(jī)(11)、帶減速裝置的第二力矩電機(jī)定義為外框架電機(jī)(12)和帶減速裝置的第三力矩電機(jī)定義為內(nèi)框架電機(jī)(13)，內(nèi)框架電機(jī)(13)安裝在中框架(3)上并驅(qū)動內(nèi)框架(4)轉(zhuǎn)動、中框架電機(jī)(11)安裝在外框架(2)上并驅(qū)動中框架(3)轉(zhuǎn)動、外框架電機(jī)(12)安裝在平臺支架(1)上并驅(qū)動外框架(2)轉(zhuǎn)動；

平臺電子箱(14)包括數(shù)據(jù)采集模塊、捷聯(lián)導(dǎo)航解算模塊、功率放大模塊和穩(wěn)定姿態(tài)控制模塊；數(shù)據(jù)采集模塊采集第一速率陀螺(5)、第二速率陀螺(7)、第三速率陀螺(10)、第一加速度計(6)、第二加速度計(8)和第三加速度計(9)的信息；捷聯(lián)導(dǎo)航解算模塊跟據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)捷聯(lián)導(dǎo)航解算得到內(nèi)框架(4)姿態(tài)角信息和位置信息；功率放大模塊把穩(wěn)定姿態(tài)控制模塊的計算結(jié)果進(jìn)行功率放大后驅(qū)動電機(jī)朝指定方向轉(zhuǎn)動；穩(wěn)定姿態(tài)控制模塊接收捷聯(lián)導(dǎo)航解算得到的內(nèi)框架(4)姿態(tài)角信息，將其與姿態(tài)角設(shè)定值作差，差值結(jié)果經(jīng)過姿態(tài)控制器計算生成角速率設(shè)定值，完成姿態(tài)控制回路；角速率設(shè)定值與數(shù)據(jù)采集模塊采集得到的陀螺角速率信息作差，差值結(jié)果經(jīng)過角速率控制器計算生成電機(jī)驅(qū)動信號，完成角速率穩(wěn)定回路；電機(jī)驅(qū)動信號經(jīng)功率放大模塊后驅(qū)動中框架電機(jī)(11)、外框架電機(jī)(12)和內(nèi)框架電機(jī)(13)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)內(nèi)框架(4)的穩(wěn)定控制以及對地姿態(tài)水平和航向保持。

2.一種三軸慣性穩(wěn)定平臺的自定位定向的控制方法，其特征在于步驟為：

(1)數(shù)據(jù)采集模塊采集第一速率陀螺、第二速率陀螺、第三速率陀螺、第一加速度計、第二加速度計和第三加速度計的信息得到內(nèi)框架相對于慣性空間的角速率信息和線加速度信息；

(2)捷聯(lián)導(dǎo)航解算模塊根據(jù)采集到的第一速率陀螺、第二速率陀螺、第三速率陀螺、第一加速度計、第二加速度計和第三加速度計的信息進(jìn)行捷聯(lián)導(dǎo)航解算得到內(nèi)框架的精確的姿態(tài)角信息和位置信息；

(3)穩(wěn)定姿態(tài)控制模塊根據(jù)內(nèi)框架的姿態(tài)角信息進(jìn)行姿態(tài)控制計算，根據(jù)第一速率陀螺、第二速率陀螺、第三速率陀螺的信息進(jìn)行速率穩(wěn)定控制計算，得到中框架電機(jī)、外框架電機(jī)和內(nèi)框架電機(jī)的驅(qū)動信號；

(4)框架電機(jī)、外框架電機(jī)和內(nèi)框架電機(jī)的驅(qū)動信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動中框架電機(jī)帶動中框架、外框架電機(jī)帶動外框架、內(nèi)框架電機(jī)帶動內(nèi)框架朝指定方向轉(zhuǎn)動，達(dá)到保持平臺姿態(tài)水平和陀螺穩(wěn)定的目的。