[发明专利]全自动三轴气浮台微干扰力矩测量方法

摘要

本发明公开一种全自动三轴气浮台微干扰力矩测量系统及方法，包括气浮球和球窝，在所述气浮球上安装一个陀螺，用于测量三个方向的角速度ωm，气浮球上安装三个配平质量块m1、m2、m3和喷气系统，所述气浮球、陀螺、质量块以及喷气系统所构成的系统在气浮球坐标下的转动惯量矩阵为一个3×3的矩阵Ia，所述喷气系统使得气浮球产生一个初始角速度，通过所述陀螺测量气浮球在转动过程中的气浮球的角速度ωm，并根据Ia计算出三个方向的干扰力矩。本发明所提供的系统及方法，利用全转动时，对称结构所形成的章动，可以有效地解决气浮球轴承与球窝之间的干涉问题，可以实现在小角度的范围内测量气浮球轴承的干扰力矩。

主权项

一种全自动三轴气浮台微干扰力矩测量方法，其特征在于，采用三轴同时转动，避免球窝边缘和球边缘的触碰，具体步骤如下：1)球窝通过特定的连接端面固定于地面；2)在气浮球上安装陀螺；3)通过调整气浮球上端面上的质量块m1、m2和m3的位置和配重，使得整个系统的转动惯量矩阵在x、y、z三个方向满足Ixy＝0、Iyz＝0、Izx＝0、Iyy＝Izz；4)按照如下公式估算气浮球的初始角速度ωs0＝[ωx0 ωy0 ωz0]T：(1)给定合适的ωz0，并假设ωx0＝ωy0＝αωz0，其中α为一个未知的常数；(2)气浮球水平向允许的转角的幅值为β，按照初始三个姿态角均为0，则按照下式确定α：arctanα+arctan2IzzαIxx<β;]]>如果初始时刻气浮球存在一定的偏角，使得整个系统的角动量的方向指向天顶，则确定α时的公式为：5)通过气浮球上安装的喷气系统使得整个气浮台有一个上述4)中的初始角速率；6)通过陀螺测量台体角速率在整个过程的变化，按照下式计算三轴姿态角：φ·θ·ψ·=1cosθ10-sinθsinφ0cosθcosφ-cosθsinφ0sinφcosφωxωyωz;]]>7)按照下式计算干扰力矩在本体系下的分量：式中：Ia表示整个系统的转动惯量矩阵、ω表示整个系统在三个方向的角速度；8)按照下式计算干扰力矩在惯性系下的分量式中：ψ‑θ‑φ依次为按照z‑y‑x顺利转动的三轴姿态角。