[发明专利]基于反向力矩的光电吊舱稳像控制装置及控制方法

权利要求书

1.一种基于反向力矩的光电吊舱稳像控制装置，其特征在于：包括作动机构，测量元件及外壳结构部分；作动机构包括作动器动子安装架(1)、柔性铰链(2)、铰链座(3)、第一作动器动子(4)、第二作动器动子(6)及第一作动器定子(5)、第二作动器定子(7)，作动机构中第一作动器动子(4)、第二作动器动子(6)分别通过底部安装孔与作动器动子安装架(1)固连形成作动机构动子，作动机构动子作为辅助质量；柔性铰链(2)一端与作动机构动子固连，另一端与铰链座(3)固连，形成“天平”结构，柔性铰链在约束作动机构动子转轴位置的同时，还为其提供了作动机构所需的连接刚度，并使作动机构动子在未加控时维持在平衡位置；第一作动器定子(5)、第二作动器定子(7)通过底部安装孔与底座(10)固连；作动机构为本装置核心部分，由ADC控制器输出信号驱动作动机构动子转动，产生的反向力矩则通过第一作动器定子(5)、第二作动器定子(7)及底座(10)作用于光电吊舱，并通过第一作动器动子(4)、第二作动器动子(6)分别与第一作动器定子(5)、第二作动器定子(7)之间的电磁阻尼以及柔性铰链(2)的结构阻尼将角振动能量转化为热量耗散掉，以抑制光电吊舱的角振动；测量元件为微机械陀螺仪(8)，通过测量光电吊舱的振动角速度为ADC控制器提供控制输入；外壳结构部分包括外盖(9)及底座(10)，微机械陀螺仪(8)安装于外盖(9)的内侧，外盖(9)的下端与底座(10)固连，底座(10)与光电吊舱固连，为作动机构与光电吊舱之间提供稳定连接；

所述的作动机构中的作动器为音圈电机，包含一个永磁体和一个线圈，第一作动器动子(4)、第二作动器动子(6)为音圈电机永磁体，第一作动器定子(5)、第二作动器定子(7)为音圈电机线圈，其特点为响应快、输出线性度好且行程长，型号为LA14-17-000A。

2.根据权利要求1所述的基于反向力矩的光电吊舱稳像控制装置，其特征在于：所述的微机械陀螺仪型号为MTi-10 IMU OEM。

3.根据权利要求1所述的基于反向力矩的光电吊舱稳像控制装置，其特征在于：所述的作动机构中的铰链型号为I-30，为C-Flex的挠性轴承产品。

4.一种基于反向力矩的光电吊舱稳像控制方法，利用权利要求1所述的基于反向力矩的光电吊舱稳像控制装置，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，建立在受扰条件下的浮动光电吊舱动力学模型，然后按照权利要求1的方式对稳像控制装置进行装配，最后将稳像控制装置通过底座(10)的安装孔安装在光电吊舱被控点上；

第二步，针对光电吊舱受扰条件设计基于反向力矩的ADC控制器；

第三步，将光电吊舱的振动角速度作为输入实现基于反向力矩的光电吊舱稳像控制。

5.根据权利要求4所述的基于反向力矩的光电吊舱稳像控制方法，其特征在于：当光电吊舱处于振动环境下时，微机械陀螺仪可采得其振动角速度输入到ADC控制器；ADC控制器通过设计一对与其同频的单位正弦信号和单位余弦信号作为基底，并以LMS算法对各基底权系数进行调节，拟合出与干扰同频、正负号相反的补偿信号作为控制信号驱动作动机构以抑制光电吊舱的角振动。