[发明专利]一种基于测量和补偿静不平衡力矩的带旋转机构的惯导系统配平方法

说明书

本发明公开了一种基于测量和补偿静不平衡力矩的带旋转机构的惯导系统配平方法，步骤如下：将三个高精度压力传感器按照等边三角形三顶点的位置关系安装固定于配平工装上，完成传感器电气连接后，再固定惯导系统于三个传感器之上，控制惯导系统的电机旋转轴分别锁定在0°和180°，并记录传感器输出，列出力矩平衡公式并做差分，计算静不平衡力矩。根据系统实际情况，选择适合位置和重量的配重块进行配平并重复上述步骤检验效果。当配平效果达标时，配平工作完成。该方法能有效补偿带旋转机构的惯导系统绕某电机旋转轴的静不平衡力矩，低成本高效率地完成惯导系统配平工作，具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种惯性技术领域中带旋转机构的惯导系统配平方法，适用于带旋转机构的惯性导航系统，具体涉及一种基于测量和补偿静不平衡力矩的带旋转机构的惯导系统配平方法。

背景技术

旋转调制技术是一种有效抑制器件常值漂移对导航精度的影响的方法。以连续旋转型旋转调制惯性导航系统为例，它可以将与旋转轴垂直方向的两个陀螺的常值漂移在载体系下的投影调制成均值为零的正余弦变化量，从而大幅减小导航误差的发散，提高导航精度。旋转调制技术被广泛用于新一代惯性导航系统中，主要包括旋转调制惯导系统和混合式惯导系统，本发明中，统称为带旋转机构的惯导系统。

由于惯导系统的器件分布需按照实际情况进行合理安排，装配完成后的质心就无法保证仍在电机旋转轴上，带来了惯导系统相对于电机旋转轴的静不平衡力矩。静不平衡力矩的产生会加剧电机损耗，影响惯导系统框架稳定性，严重时影响惯导系统的控制及导航精度，属于有害力矩，需要消除。静不平衡力矩的危害在惯导系统瞬时大过载情况下显得尤为突出，例如，某惯导系统机载试验某段时间内过载加速度达到10倍的重力加速度，由力矩的定义M＝F·l＝m·a·l可知，在非过载情况下100g·cm的静不平衡力矩会扩大10倍。一旦静不平衡力矩超出电机最大控制力矩，电机很可能直接飞车，导致惯导系统失灵，属于非常危险的情况，必须避免。惯导消除静不平衡力矩的方法统称为配平，力矩平衡法属于其中的一种。

在本发明讨论的带旋转机构的惯导系统中，需要用到的是两个坐标系，下面给出其定义：

IMU坐标系(s)：O-X_sY_sZ_s：正交系，原点O为惯导系统中心所在点，由原点O与X、Y加计敏感轴指向共同组成X_sOY_s平面，OX_s沿X加计敏感轴指向，OY_s沿与OX_s垂直且与Y加计敏感轴指向夹角为锐角的方向，OZ_s与OX_s、OY_s共同组成右手直角坐标系。

内框坐标系(r₁)原点O为惯导系统中心所在点，当各框光栅转角均为0°时，沿内框旋转轴方向，IMU坐标系OX_s在与铅锤的平面上的投影指向为与共同组成右手直角坐标系。

本发明在具体实施方法部分中的配平方法主要针对内框坐标系，但是本发明的方法也适用于带旋转机构的惯导系统的其他电机轴坐标系的配平问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：提出一种基于测量和补偿静不平衡力矩的带旋转机构的惯导系统配平方法，有效补偿带旋转机构的惯导系统某电机旋转轴的静不平衡力矩，配平电机轴坐标系。根据已建立的内框坐标系，沿电机旋转轴的法平面建立力矩分析图，利用固定在等边三角形三顶点处的三个高精度压力传感器，完成配平工作。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种基于测量和补偿静不平衡力矩的带旋转机构的惯导系统配平方法，步骤如下：

步骤(1)、在配平工装上完成三个高精度压力传感器装配，将带旋转机构的惯导系统固定于压力传感器上；

步骤(2)、控制惯导系统的电机旋转机构锁定在0°和180°记录传感器输出；