[發明專利]一種平臺臺體質量不平衡力矩的建模及測試方法

有效

• 申請號: 201810195117.8
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108519181B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 魏宗康;周姣
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01M1/22;G01M1/28
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐輝

本發明提供了一種平臺臺體質量不平衡力矩的建模及測試方法。建立平臺臺體質量不平衡力矩的動力學模型，并進行簡化，利用該模型測試平臺臺體質量不平衡力矩。本發明定量給出平臺臺體常值干擾力矩，能夠使慣性平臺的轉動精度更高。本發明的平臺臺體質量不平衡力矩測試方法，創造性利用動態的方式測量慣性平臺臺體質量不平衡力矩，利用力矩電機驅動平臺臺體轉動，測量平臺轉動角速度輸出，通過對角速度的參數辨識，定量給出干擾力矩，從而判斷質量偏心大小，原理簡單，測試便捷，易于工程實現。考慮了干擾力矩，考慮因素全面精度高，并進行了進一步的簡化，提高了求解速度。

技術領域

本發明涉及一種平臺臺體質量不平衡力矩的建模及測試方法，屬于慣性測試技術領域。

背景技術

在平臺裝配過程中，為避免臺體質心相對臺體轉軸不重合引起的質量偏心干擾力矩，需對平臺臺體配平。目前工程中，在平臺臺體裝配前采用靜態方法對平臺臺體配平。但是，這種方法有以下幾個缺點：(1)理論上的配平質量可以做到很高的分辨率，但在工程實現上只能做到0.1g的分辨率；(2)刀口和平臺臺體軸接觸點處存在摩擦，影響配平精度；(3)需要多角度配平，才能實現質心與轉軸重合，配平過程繁瑣；(4)在實際裝配過程中，由于元器件的更換、線路的重新布置等問題，將引起已配平平臺臺體質量分布發生改變。因此，目前工藝中通常要求裝配過程中產生的質量分布誤差相對較小，不可能從根本上消除質量偏心引起的干擾力矩。這種干擾力矩就會影響平臺臺體相對慣性空間穩定的能力，進而降低平臺的使用精度。

為進一步提高平臺的精度，亟需對質量不平衡力矩進行建模和實時辨識的方法，并通過誤差補償實現伺服回路的高精度控制。因此，首先要測試質量不平衡力矩的大小。

為此，需要對平臺臺體進行轉動動力學建模，并提供一種精度更高的平臺臺體質量不平衡力矩測試方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種平臺臺體質量不平衡力矩的建模及測試方法。利用力矩電機驅動平臺臺體轉動，測量平臺轉動角速度輸出，通過建立質量不平衡力矩引起的干擾角速度模型并采用卡爾曼濾波器實現參數辨識，定量給出平臺臺體常值干擾力矩以及由質量偏心引起的隨角度周期變化的干擾力矩。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

提供一種平臺臺體質量不平衡力矩的動力學建模方法，

步驟如下：

(1)以固定電機力矩驅動平臺臺體轉動；

(2)確定平臺臺體所受力矩，包括電機驅動力矩M_m，干擾力矩M_f和平臺臺體質量不平衡力矩M_g；

(3)建立平臺臺體質量不平衡力矩的動力學模型形式如下：

其中J為轉動慣量，θ為平臺臺體轉動的角度，為平臺臺體的初始相位；θ為平臺臺體的轉動角度。

優選的，還包括步驟(4)對動力學模型進行簡化，獲得簡化形式為：其中，x₁、x₂和為常值待定系數。

優選的，x₁、x₂和的確定方法如下：

通過測試獲得慣性平臺臺體(2)轉動的角度θ和角加速度隨時間的變化規律，通過卡爾曼濾波法辨識，獲得各時間點下的x₁、x₂和的值。

同時提供一種平臺臺體質量不平衡力矩的測試方法，步驟如下：

(1)以固定驅動力矩驅動平臺臺體轉動，測量平臺臺體旋轉角度θ及旋轉角速度