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

有效

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

本發(fā)明提供了一種測量慣性平臺臺體質(zhì)量不平衡力矩的裝置及方法，裝置包括電機、慣性平臺臺體、角度傳感器、角速度測量傳感器、基座和控制器；本發(fā)明通過平臺電機輸出常值力矩使平臺臺體在一個固定角速度區(qū)間范圍內(nèi)波動，在轉(zhuǎn)動過程中實時測量并記錄角度傳感器和角速度測量傳感器的測量值，通過參數(shù)辨識可以有效地區(qū)分摩擦力矩和質(zhì)量不平衡力矩，裝置實現(xiàn)了全過程測量。本發(fā)明將裝配好的整個臺體一體測試，可以有效避免平臺臺體裝配過程中元件更換等安裝工藝造成質(zhì)量分布改變對配平的影響，提高了質(zhì)量不平衡力矩的測量精度；使用卡爾曼濾波器辨識平臺臺體轉(zhuǎn)動角速度模型參數(shù)，在測量質(zhì)量不平衡力矩的同時，可以定量給出平臺臺體常值干擾力矩。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量慣性平臺臺體質(zhì)量不平衡力矩的裝置及方法，屬于慣性測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在平臺裝配過程中，為避免臺體質(zhì)心相對臺體轉(zhuǎn)軸不重合引起的重力偏心干擾力矩，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(tài)方法對平臺臺體配平，獲得不平衡力矩。但是，這種方法有以下四個缺點：(1)理論上的配平質(zhì)量可以做到很高的分辨率，但在工程實現(xiàn)上只能做到0.1g的分辨率，分辨率較低；(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(xiàn)質(zhì)心與轉(zhuǎn)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(zhì)量分布發(fā)生改變。目前工藝中通常要求裝配過程中產(chǎn)生的質(zhì)量分布誤差相對較小，目前測量的分辨率無法滿足質(zhì)量分布的精度要求；同時靜態(tài)測量方法不可能從根本上消除質(zhì)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(wěn)定的能力，進而降低平臺的使用精度。

如何提供一種動態(tài)高精度質(zhì)量不平衡力矩測量方法是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供了一種測量慣性平臺臺體質(zhì)量不平衡力矩的裝置及方法，實現(xiàn)了慣性平臺臺體質(zhì)量不平衡力矩的精確測量，并定量給出平臺臺體常值干擾力矩。

本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

提供一種測量慣性平臺臺體質(zhì)量不平衡力矩的裝置，包括：電機、慣性平臺臺體、角度傳感器、角速度測量傳感器、基座和控制器；

慣性平臺臺體通過轉(zhuǎn)軸安裝在基座上，在電機的驅(qū)動下能夠繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；角度傳感器測量慣性平臺臺體轉(zhuǎn)動的角度θ并發(fā)送給控制器；角速度測量傳感器測量慣性平臺臺體轉(zhuǎn)動的角速度并發(fā)送給控制器；控制器控制電機的驅(qū)動力矩，記錄慣性平臺臺體轉(zhuǎn)動的角度θ和角速度隨時間的變化數(shù)值，并計算慣性平臺臺體的質(zhì)量不平衡力矩M_g。

優(yōu)選的，控制器還計算干擾力矩M_f。

優(yōu)選的，控制器計算慣性平臺臺體的質(zhì)量不平衡力矩M_g的方法為：根據(jù)測量慣性平臺臺體轉(zhuǎn)動的角速度計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間點下的x₂的數(shù)值，計算x₂穩(wěn)定后的均值計算質(zhì)量不平衡力矩其中J為慣性平臺臺體的轉(zhuǎn)動慣量。

優(yōu)選的，同時獲得各時間點下的x¹的數(shù)值，計算x₁穩(wěn)定后的均值計算干擾力矩其中M_m為電機力矩。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)軸水平設(shè)置。

優(yōu)選的，所述電機為力矩電機。

優(yōu)選的，所述控制器的采樣時間間隔小于平臺臺體轉(zhuǎn)動1/5周的時間。

同時提供一種利用所述測量慣性平臺臺體質(zhì)量不平衡力矩的裝置確定慣性平臺臺體質(zhì)量不平衡力矩的方法，，步驟如下：

(1)控制器控制電機輸出固定的力矩帶動平臺臺體轉(zhuǎn)動；