[发明专利]一种海洋重力仪用水平稳定平台及其控制方法

权利要求书

1.一种海洋重力仪用水平稳定平台的控制方法，其中包括海洋重力仪用水平稳定平台,包括台体、俯仰框、横摇框、载体平台；其特征在于：所述台体上垂直固装有横摇框，在该横摇框前侧的台体上垂直固装有载体平台，该载体平台为板状结构且上、下两侧端面分别向后延伸制有与其一体成型的俯仰框，所述载体平台通过该俯仰框固装在横摇框的上边框和下边框之间；在该载体平台的前端面上制有多个垂直于台体的竖槽，在相邻的两个竖槽内分别安装有两个光纤陀螺和单个MEMS倾角测试仪，该光纤陀螺和MEMS倾角测试仪位于载体平台的几何中心位置，其中一个光纤陀螺的输出轴平行于横摇框，另一个光纤陀螺的输出轴平行于俯仰框；

其控制方法，包括以下骤：

步骤1、通过控制速度环，实现水平稳定平台的速度控制：该速度环的前向通道包括速度控制器、PMW、电机、负载；速度环的反馈通道包括速率陀螺仪以及MEMS倾角测试仪的位置微分环节；

步骤2、通过控制位置环，实现水平稳定平台的位置控制：位置环的前向通道包括跟踪器、位置控制器、速度控制器、PWM、电机、负载积分环节，位置环的反馈通道包括速率陀螺仪的积分环节以及MEMS倾角测试仪；

所述步骤1的具体步骤包括：

(1)位置控制器的角位置信息进行微分作为速度控制器的输入；

(2)速度控制器的速度信号进行PMW处理作为电机的输出，由电机控制负载的速度；

(3)MEMS倾角测试仪检测到当前水平稳定平台的位置进行微分得到稳定平台当前的角速度信息，然后将水平稳定平台当前的角速度信息和光纤陀螺作为速率陀螺仪检测到水平稳定平台当前的速度信息经过限值以及Kalman滤波处理后作为速度环的反馈信号反馈到速度控制器实现水平稳定平台的速度控制。

2.根据权利要求1所述的一种海洋重力仪用水平稳定平台的控制方法，其特征在于：所述步骤1的第(3)步的MEMS倾角测试仪检测到当前水平稳定平台的位置进行微分得到水平稳定平台当前的角速度信息的具体方法为：由MEMS倾角测试仪测出当前地理坐标系下的水平角，设定为闭环控制的预期位置，并将该预期位置输出至跟踪器；所述跟踪器将测试获得水平稳定平台的实时位置信息输出至位置控制器；所述位置控制器将位置控制器的角位置信息进行微分输出至速度控制器；再将速度控制器的速度信号进行PMW处理后输出至电机，由电机控制负载的角速度。

3.根据权利要求1所述的一种海洋重力仪用水平稳定平台的控制方法，其特征在于：所述步骤1的第(3)步的将水平稳定平台当前的角速度信息和光纤陀螺作为速率陀螺仪检测到水平稳定平台当前的速度信息经过限值以及Kalman滤波处理的方法为：假定为t时刻滤波后的位置信号，为t-1时刻滤波后的位置信号，为t-1时刻到t时刻滤波后的位置估计值，P_k为t时刻位置信号误差协方差，P_k-1为t-1时刻位置信号误差协方差，P_k,k-1为t-1时刻与t时刻位置的误差协方差，Z_k为实际的角度输出量，K_k为Kalman滤波器的增益系数，经分析MEMS倾角测试仪的角度信号噪声方差矩阵非正定，R_k正定，则有：

K_k＝P_k,k-1[P_k,k-1+R_k]^-1

P_k,k-1＝P_k-1

4.根据权利要求1所述的一种海洋重力仪用水平稳定平台的控制方法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤包括：

(1)根据MEMS倾角测试仪测出当前地理坐标系下的水平角，设定为闭环控制的预期位置；

(2)由跟踪器测试获得水平稳定平台的实时位置信息，作为位置控制器的输入信息；

(3)输入信息通过速度环的前向通道进行积分获得实时的水平稳定平台的位置信息；

(4)MEMS倾角测试仪检测到当前水平稳定平台的位置信息与光纤陀螺作为速率陀螺仪积分得到的位置信息，经过限值和Kalman滤波处理后作为位置环的反馈信号反馈到跟踪器，实现水平稳定平台的位置控制。