[发明专利]一种基于转换矩阵的半实物仿真转台转角办法

说明书

本发明一种基于转换矩阵的半实物仿真转台转角办法，属飞行器控制仿真领域，涉及到弹体绕心运动、坐标系的转换以及带转台的半实物仿真试验等方面。本发明首先通过解算弹体模型获取弹体的三个姿态角，再由它们求得弹体发惯系到本体系的转换矩阵，将该矩阵作为转台发惯系到实际惯组本体系的转换矩阵；然后再分别求出转台发射系到转台发惯系的转换矩阵以及惯组实际本体系到惯组理论本体系的转换矩阵，通过它们最终求出转台发射系到惯组理论本体系的转换矩阵，再通过求解反三角函数求出对应类型的转台转角。采用本发明所提转台转角办法再进行半实物仿真验证时可以很大程度上减小理论误差，提高半实物仿真的精度，更好的对惯组的性能以及飞控系统的性能进行验证，且本发明能够降低半实物仿真对转台类型的依靠度，有更为广泛的适用性。

技术领域

本发明一种基于转换矩阵的半实物仿真转台转角办法，属飞行器控制仿真领域，涉及飞 行器绕心运动模型、不同坐标系的转换矩阵、地球的自转、带转台的半实物仿真等方面。

背景技术

在进行带转台的半实物仿真试验时，一般使用转序“匹配”转台，例如，仿真机中运动 模型的姿态角是用2-3-1转序定义的，其匹配转台就是立式三轴转台；同理，3-2-1转序运动 模型则对应卧式三轴转台。在实际的半实物仿真试验中，由于转台性能或者其他硬性条件的 限制，可能会使用“非匹配”转台进行半实物仿真验证，此时常规的方法是直接将模型的姿 态角发送给“非匹配”转台进行半实物仿真，考虑到目前航天领域中主流惯组的特性(敏感 三轴角速度)，这种转台转角方法是较粗糙的，误差较大；因此一些文章中提出了在不考虑地 球自转以及惯组的安装误差时进行半实物仿真的转台转角方法，它们考虑了立式转台与卧式 转台驱动的差异性，但是仍然忽略了地球自转和惯组在转台上的安装误差；因此本人在《一 种基于解算微分方程的带转台半实物仿真验证技术》中提出了一种考虑转台“非匹配”性、 地球自转、惯组在转台上的安装误差等因素时的半实物仿真转台转角办法，它于理论上是无 差的，对转台初始转角要求很低，能很好适应转台的转角范围，但是该方法仍然相对较复杂， 且对于初学者而言较容易出错。

发明内容

本文结合半实物仿真时转台的“非匹配”性、地球自转特性、惯组安装在转台上时的安 装误差特性等因素提出了一种基于转换矩阵的半实物仿真转台转角办法。该方法的核心是坐 标系转换矩阵的唯一性。

本发明的技术解决方案是：

(1)一种基于转换矩阵的半实物仿真转台转角办法，在综合考虑转台类型的非匹配性、 地球自转特性、惯组在转台上的安装角偏差以及惯组的工作特性等因素时通过转换矩阵的唯 一性来解算转台的转角，它通过减小惯组测量值(角速度)的理论误差来达成本发明的目的 ——提高半实物仿真的精度，减小半实物仿真对转台类型的依赖度。

(2)根据前述的一种基于转换矩阵的半实物仿真转台转角办法，通过求解转换矩阵以及 解算反三角函数等方式来求解转台转角。

(3)根据前述的一种基于转换矩阵的半实物仿真转台转角办法，先按照本发明解算转台 初始转角，转台转角就位后再开始半实物仿真。

(4)根据前述的一种基于转换矩阵的半实物仿真转台转角办法，在考虑惯组在转台上的 安装角偏差、地球自转、转台的非匹配性等一项或几项因素时应用本发明具体实施步骤(5)、 (6)来求解转台转角。

(5)根据前述的一种基于转换矩阵的半实物仿真转台转角办法，使用本发明说明书附图 中的图1进行数学仿真说明。

(6)根据前述的一种基于转换矩阵的半实物仿真转台转角办法，使用本发明说明书附图 中的图2～图8中任意一张或多张图片来说明其转台转角办法的优势。

本发明的优点在于：

(1)本发明从理论上来讲是精确的，即在不考虑计算机的解算误差、电子元器件误差、 惯组测量误差、转台机械误差等硬性误差时，本发明的转角办法是无差的；

(2)本发明提出的转角办法不依赖于仿真机中的运动模型，不仅适用于“非匹配”转台， 在使用“匹配”转台且考虑地球自转、惯组的安装误差等因素时，本发明同样适用；