[发明专利]一种扰动角度补偿系统

权利要求书

1.一种扰动角度补偿系统，用于在有效载荷发生转动时，控制其恢复到设定的工作位置，其特征是：所述补偿系统包括驱动系统、控制系统(11)及测量系统；其中驱动系统包括驱动电机(6)、小带轮(8)、大带轮(12)，其中有效载荷(3)与大带轮(12)固定连接，用于与大带轮(12)同步转动；所述测量系统包括绝对式编码器(7)和速率陀螺(5)、所述绝对式编码器(7)的转子与驱动电机(6)的转子同轴连接，用于控制驱动电机(6)的转角；

控制系统(11)设定有效载荷(3)的工作位置，速率陀螺(5)将测量有效载荷(3)的角速率实时发送给控制系统(11)，控制系统(11)根据该角速率计算有效载荷(3)的扰动角度，并根据该扰动角度计算出补偿角度，控制系统(11)将所述补偿角度发送给绝对式编码器(7)，绝对式编码器(7)控制驱动电机(6)以所述补偿角度进行反向转动，使有效载荷回复到设定的工作位置；

所述补偿角度的计算方法为：

设大带轮(12)与小带轮(8)的线速度比为N，其中N为整数，且N>1，设有效载荷的扰动转角为θ，有效载荷的转动范围为±θ₀，即-θ₀≤θ≤θ₀；

1)当2Nθ_R≤360°时，则计算出驱动电机(6)的角度位置为：

Ψ＝Ψ₀+N(θ-θ₀)

则补偿角度ΔΨc＝Ψ-Ψ₀＝N(θ-θ₀)

式中，ΔΨc为补偿角度；Ψ为有效载荷角度发生扰动后，驱动电机(6)的角度位置；Ψ₀为有效载荷处于最大扰动位置时，驱动电机(6)的角度位置；

2)当2Nθ_R>360°时，所述绝对式编码器(7)转过n圈，其中n为整数，且n≥1，

Ψ＝Ψ₀+N(θ-θ₀)-360°×(c-n)

则补偿角度ΔΨc＝Ψ-Ψ₀＝N(θ-θ₀)-360°×(c-n)

式中，c为绝对式编码器圈数，其中，c为整数，且c≥n；ΔΨc为补偿角度；Ψ为有效载荷角度发生扰动后，驱动电机(6)转过n圈后的角度位置；Ψ₀为有效载荷处于最大扰动位置时，驱动电机(6)的角度位置；

绝对式编码器(7)驱动电机(6)反方向转动ΔΨc角度，并通过小带轮(8)带动大带轮(12)反向转动θ，使有效载荷恢复到设定的工作位置。

2.根据权利要求1所述的一种扰动角度补偿系统，其特征是：所述控制系统(11)还用于设定扰动角度的误差范围，所述速率陀螺(5)还用于测量有效载荷在恢复到设定工作位置后的角速率，并将角速率发送给控制系统(11)，控制系统(11)根据该角速率计算扰动角度的误差量，当扰动角度的误差量超过设定范围时，控制系统(11)重新根据扰动角度最大误差进行角度补偿计算，并驱动电机(6)再次进行角度补偿，直至误差角度变化处于设定范围之内为止。

3.根据权利要求1或2所述的一种扰动角度补偿系统，其特征在于：所述驱动系统还包括同步带(9)，所述驱动电机(6)的转子与小带轮(8)固定连接，并通过同步带(9)将动力传递给大带轮(12)；所述补偿系统还包括外框架(2)，所述外框架(2)上还固定有张紧组件(10)，用于实现对同步带(9)的张紧。

4.根据权利要求3所述的一种扰动角度补偿系统，其特征在于：所述张紧组件(10)包括张紧调整支架(10-1)，挡边轴承1(10-2)和挡边轴承2(10-3)组成；所述张紧支架(10-1)的一端安装于外框架(2)，另一端的长轴结构固定安装挡边轴承1(10-2)和挡边轴承2(10-3)，其中，挡边轴承1(10-2)和挡边轴承2(10-3)的挡边朝外安装，用于将同步带(9)限制在两个挡边轴承的定子上而不脱落；所述张紧调整支架(10-1)安装底座连接孔开成一字形长孔，张紧调整支架(10-1)安装于外框架(2)后，可沿所述一字型长孔移动，实现对同步带(9)的预紧。

5.根据权利要求4所述的一种扰动角度补偿系统，其特征在于：所述补偿系统还包括内框架(1)，第一轴承(4-1)、与第二轴承(4-2)；有效载荷(3)固定安装在所述内框架(1)的内部，有效载荷(3)的转动角度即为内框架(1)的转动角度，内框架(1)与第一轴承(4-1)和第二轴承(4-2)的内环同轴固连，第一轴承(4-1)与第二轴承(4-2)采用背靠背形式的安装方式，外框架(2)与第一轴承(4-1)和第二轴承(4-2)的外环同轴固连，所述第一轴承(4-1)和第二轴承(4-2)的转轴方向与有效载荷(3)视轴方向一致。