[发明专利]一种平台台体质量不平衡力矩的建模及测试方法

说明书

本发明提供了一种平台台体质量不平衡力矩的建模及测试方法。建立平台台体质量不平衡力矩的动力学模型，并进行简化，利用该模型测试平台台体质量不平衡力矩。本发明定量给出平台台体常值干扰力矩，能够使惯性平台的转动精度更高。本发明的平台台体质量不平衡力矩测试方法，创造性利用动态的方式测量惯性平台台体质量不平衡力矩，利用力矩电机驱动平台台体转动，测量平台转动角速度输出，通过对角速度的参数辨识，定量给出干扰力矩，从而判断质量偏心大小，原理简单，测试便捷，易于工程实现。考虑了干扰力矩，考虑因素全面精度高，并进行了进一步的简化，提高了求解速度。

技术领域

本发明涉及一种平台台体质量不平衡力矩的建模及测试方法，属于惯性测试技术领域。

背景技术

在平台装配过程中，为避免台体质心相对台体转轴不重合引起的质量偏心干扰力矩，需对平台台体配平。目前工程中，在平台台体装配前采用静态方法对平台台体配平。但是，这种方法有以下几个缺点：(1)理论上的配平质量可以做到很高的分辨率，但在工程实现上只能做到0.1g的分辨率；(2)刀口和平台台体轴接触点处存在摩擦，影响配平精度；(3)需要多角度配平，才能实现质心与转轴重合，配平过程繁琐；(4)在实际装配过程中，由于元器件的更换、线路的重新布置等问题，将引起已配平平台台体质量分布发生改变。因此，目前工艺中通常要求装配过程中产生的质量分布误差相对较小，不可能从根本上消除质量偏心引起的干扰力矩。这种干扰力矩就会影响平台台体相对惯性空间稳定的能力，进而降低平台的使用精度。

为进一步提高平台的精度，亟需对质量不平衡力矩进行建模和实时辨识的方法，并通过误差补偿实现伺服回路的高精度控制。因此，首先要测试质量不平衡力矩的大小。

为此，需要对平台台体进行转动动力学建模，并提供一种精度更高的平台台体质量不平衡力矩测试方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种平台台体质量不平衡力矩的建模及测试方法。利用力矩电机驱动平台台体转动，测量平台转动角速度输出，通过建立质量不平衡力矩引起的干扰角速度模型并采用卡尔曼滤波器实现参数辨识，定量给出平台台体常值干扰力矩以及由质量偏心引起的随角度周期变化的干扰力矩。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

提供一种平台台体质量不平衡力矩的动力学建模方法，

步骤如下：

(1)以固定电机力矩驱动平台台体转动；

(2)确定平台台体所受力矩，包括电机驱动力矩M_m，干扰力矩M_f和平台台体质量不平衡力矩M_g；

(3)建立平台台体质量不平衡力矩的动力学模型形式如下：

其中J为转动惯量，θ为平台台体转动的角度，为平台台体的初始相位；θ为平台台体的转动角度。

优选的，还包括步骤(4)对动力学模型进行简化，获得简化形式为：其中，x₁、x₂和为常值待定系数。

优选的，x₁、x₂和的确定方法如下：

通过测试获得惯性平台台体(2)转动的角度θ和角加速度随时间的变化规律，通过卡尔曼滤波法辨识，获得各时间点下的x₁、x₂和的值。

同时提供一种平台台体质量不平衡力矩的测试方法，步骤如下：

(1)以固定驱动力矩驱动平台台体转动，测量平台台体旋转角度θ及旋转角速度