[发明专利]三轴卫星模拟器的双电机自动配平方法

权利要求书

1.三轴卫星模拟器的双电机自动配平方法，其特征在于：在进行人工配平并喷气控制姿态稳定之后采用步进电机和超声电机进行自动配平，自动配平具体包括如下步骤：

A、在三轴卫星模拟器本体坐标系的三个相互垂直的方向上分别安装三个步进电机和三个超声电机；

B、测量气浮台角速度和角加速度，通过建立气浮台运动学模型估计干扰力矩；

C、配平气浮台动力学方程以确定执行机构中质量块需要移动的距离：

配平以步进电机为执行机构时的气浮台动力学方程，计算包含步进电机质量块的模拟器质心偏移量，由包含步进电机质量块的模拟器质心偏移量确定步进电机质量块需要移动的距离，

配平以超声电机为执行机构时的气浮台动力学方程，计算包含超声电机质量块的模拟器质心偏移量，由包含超声电机质量块的模拟器质心偏移量确定超声电机质量块需要移动的距离；

D、由包含步进电机质量块的模拟器质心在气浮台台面坐标系中的矢量计算气浮台的摆动周期；

E、由摆动周期估计干扰力矩并确定偏心距；

F、由偏心距精度与0.01mm的比较结果驱动步进电机或超声电机：

在偏心距精度大于或者等于0.01mm时驱动步进电机进行粗配平，当粗配平后得到的偏心距精度仍不满足配平精度要求时返回步骤D；

在偏心距精度小于0.01mm时驱动超声电机进行精配平，当精配平后得到的偏心距精度仍不满足配平精度要求时返回步骤D。

2.根据权利要求1所述三轴卫星模拟器的双电机自动配平方法，其特征在于，步骤B所建立的气浮台运动学模型为：

其中，Ι为转动惯量，ω为气浮台台面坐标系相对于地面惯性坐标系的角速度矢量，为气浮台台面坐标系相对于地面惯性坐标系的角加速度矢量，ω_x、ω_y、ω_z为气浮台台面坐标系相对于地面惯性坐标系的姿态角速度分量，M为干扰力矩。

3.根据权利要求2所述三轴卫星模拟器的双电机自动配平方法，其特征在于，步骤B中将带入气浮台运动学模型以简化运动学模型，θ、ψ为三轴卫星模拟器本体坐标系到地面惯性坐标系的三个欧拉角。

4.根据权利要求2所述三轴卫星模拟器的双电机自动配平方法，其特征在于，步骤C中所述以步进电机为执行机构时的气浮台动力学方程为：

其中，I_xx、I_yy、I_zz分别为转动惯量在气浮台台面坐标系中的分量，分别为气浮台台面坐标系相对于地面惯性坐标系的角加速度分量，m为包含步进电机质量块的模拟器质量，g为重力加速度，θ，ψ为三轴卫星模拟器本体坐标系到地面惯性坐标系的三个欧拉角，r_x、r_y、r_z为包含步进电机质量块的模拟器质心偏离气浮台台面坐标系原点的距离在气浮台台面坐标系各坐标轴上的分量。

5.根据权利要求4所述三轴卫星模拟器的双电机自动配平方法，其特征在于，步骤D计算气浮台摆动周期的表达式为：

其中，T为摆动周期，I为转动惯量，R为模拟器质心距气浮台台面坐标系原点的距离。