[發(fā)明專利]一種測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810195857.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN108760118B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏宗康;周姣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號(hào): G01L5/00
• 分類號(hào): G01L5/00;G01M1/16
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐輝

1.一種測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的裝置，其特征在于，包括：電機(jī)(1)、慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)、角度傳感器(3)、角速度測(cè)量傳感器(4)、基座(5)和控制器(6)；

慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)通過轉(zhuǎn)軸安裝在基座(5)上，在電機(jī)(1)的驅(qū)動(dòng)下能夠繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；角度傳感器(3)測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ并發(fā)送給控制器；角速度測(cè)量傳感器(4)測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度并發(fā)送給控制器；控制器控制電機(jī)(1)的驅(qū)動(dòng)力矩，記錄慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ和角速度隨時(shí)間的變化數(shù)值，并計(jì)算慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)的質(zhì)量不平衡力矩M_g；

控制器計(jì)算慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)的質(zhì)量不平衡力矩M_g的方法為：根據(jù)測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度計(jì)算角加速度利用角加速度和角度θ，通過卡爾曼濾波法求解方程獲得各時(shí)間點(diǎn)下的x₂的數(shù)值，計(jì)算x₂穩(wěn)定后的均值計(jì)算質(zhì)量不平衡力矩其中J為慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

x₁、x₂和均為待確定的系數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的裝置，其特征在于，控制器還計(jì)算干擾力矩M_f。

3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的裝置，其特征在于，同時(shí)獲得各時(shí)間點(diǎn)下的x₁的數(shù)值，計(jì)算x₁穩(wěn)定后的均值計(jì)算干擾力矩其中M_m為電機(jī)力矩。

4.如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸水平設(shè)置。

5.如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的裝置，其特征在于，所述電機(jī)(1)為力矩電機(jī)。

6.如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的裝置，其特征在于，所述控制器的采樣時(shí)間間隔小于平臺(tái)臺(tái)體轉(zhuǎn)動(dòng)1/5周的時(shí)間。

7.利用權(quán)利要求1所述測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的裝置確定慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的方法，其特征在于，步驟如下：

(1)控制器控制電機(jī)輸出固定的力矩帶動(dòng)平臺(tái)臺(tái)體轉(zhuǎn)動(dòng)；

(2)控制器記錄慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ和角速度隨時(shí)間的變化數(shù)值；

(3)平臺(tái)臺(tái)體轉(zhuǎn)動(dòng)至少一周后停止轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì)算慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)的質(zhì)量不平衡力矩M_g和干擾力矩M_f。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的確定慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的方法，其特征在于，控制器控制力矩電機(jī)帶動(dòng)平臺(tái)臺(tái)體轉(zhuǎn)動(dòng)一周的周期在5～10s。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的確定慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的方法，其特征在于，計(jì)算慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)的質(zhì)量不平衡力矩M_g的方法為：根據(jù)測(cè)量慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度計(jì)算角加速度利用角加速度和角度θ，通過卡爾曼濾波法求解方程獲得各時(shí)間點(diǎn)下的x₁和x₂的數(shù)值，獲得x₂穩(wěn)定后數(shù)值的均值x₁穩(wěn)定后的均值計(jì)算慣性平臺(tái)質(zhì)量不平衡力矩干擾力矩其中J為慣性平臺(tái)臺(tái)體(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Mm為電機(jī)力矩；x₁、x₂和均為待確定的系數(shù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的確定慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的方法，其特征在于，x₂穩(wěn)定起始時(shí)刻選擇角速度開始增大的起始時(shí)刻。

11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的確定慣性平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量不平衡力矩的方法，其特征在于，x₁穩(wěn)定起始時(shí)刻選擇角速度增大回調(diào)后的第一個(gè)極小值點(diǎn)。