[發明專利]一種對飛行器地面仿真系統平動機構高精度姿態控制方法

有效

• 申請號: 201710228124.9
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN106873644B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 王常虹;孟祥瑞;馬廣程;夏紅偉;曹天倚;楊智科;薛智文
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 11340 北京天奇智新知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳新勝

1.一種對飛行器地面仿真系統平動機構高精度姿態控制方法，其特征在于，

步驟一、如果平動機構首次運動從正方向運動到零位時，當運動方向從正向往反向改變時，將設定的規劃位置減去間隙大小，此后只要運動方向不改變無需處理此間隙，當從反向往正向運動切換時，在設定的規劃位置加上間隙大小，但平動機構首次運動從負方向運動到零位時，當運動方向從正向往反向改變時，將設定的規劃位置加上間隙大小，此后只要運動方向不改變無需處理此間隙，當從反向往正向運動切換時，在設定的規劃位置減去間隙大小；

步驟二、齒輪齒條間隙的測量，將平動機構從正方向運動到零位，利用激光跟蹤儀記錄此坐標(x₀₊，y₀₊，z₀₊)，再從負方向運動到零位(x_0-，y_0-，z_0-)，計算兩個坐標的距離此距離即為此位置下齒輪齒條間隙，在其他位置同樣利用此方法，求出整個傳動機構的齒輪齒條間隙大小；

步驟三、電機每轉一圈運動的平動距離修正方法公式推導如下，已知減速機的減速比α、齒輪分度圓直徑D，控制平動機構等間距運行，利用激光跟蹤儀測量出等間距運動下對應的實際坐標(x_i，y_i，z_i)，i為第i個測量的點數，計算出各個位置到起始位置的實際距離，公式如下

電機轉一圈平動機構運動的平動距離理論值

l＝πD/α (2)

規劃位置對應的距離設定為

s(i)＝step·i (3)

其中step——設定的規劃位置等間距大小，

根據公式(2)、(3)，得到給定位置電機所運動的圈數表達式

c＝l/s＝πD/(α·step·i) (4)

實際運動過程位置誤差為

error(i)＝a(i)-s(i) (5)

利用最小二乘法將error擬合為一條直線

errorfit＝errork(1)·x+errork(2) (6)

計算出修正后的規劃位置

fitpos＝errorfit+s (7)

求出修正后電機每轉一圈的運動的平動距離，即對各個位置計算出來的kadjust求平均

其中length(i)——數組i的長度，

步驟四、消除齒輪齒條間隙的步驟如下：

1)將激光跟蹤儀安裝到三腳架上，并將激光跟蹤儀調至水平狀態；

2)將光學靶球和靶球座固定到飛行器地面仿真系統平動機構負載臺面上；

3)首先利用激光跟蹤儀多次測量同一個位置，計算其重復性大小，判斷光學靶球是否被固定住，檢查其機械臺體是否有松動情況；

4)上述步驟無問題后，計算齒輪齒條間隙大小；

5)初次啟動飛行器地面仿真設備時，將平動機構從正方向運動到零位，當運動方向從正向往反向切換時，將設定規劃位置減去間隙大小，當從反向往正向運動時，設定規劃位置加上間隙；

步驟五、修正電機每轉一圈運動的平動距離步驟如下：

(1)重復消除此齒輪齒條間隙的步驟1)、2)、3)；

(2)上述過程無問題后，設定平動機構運動行程為2m，將平動機構運動到起始位置，利用激光跟蹤儀測量此點作為第一個位置坐標點；

(3)平動機構運動到位置100mm位置，激光跟蹤儀再次測量此位置坐標，以100mm為步長依次運動并測量坐標，當運動到位置2m時，作為最后一個測量點；

(4)利用步驟三的公式，已知減速機減速比25，齒輪分度圓直徑168mm，利用公式(2)計算出電機每轉一圈對應的距離為21.1008mm，再對激光跟蹤儀測量的坐標整理出各個位置坐標到第一個點的距離，利用公式(8)計算出修正后kadjust的值；

(5)將kadjust值帶入控制程序里，重復步驟二，重新利用激光跟蹤儀進行測量，再繼續修正kadjust的值，直至計算出來的誤差沒有趨勢項，計算出來的位置誤差分布均勻時完成對kadjust值修正，即結束對電機每轉一圈運動的平動距離的修正。