[发明专利]一种四轴惯性稳定平台系统的伺服回路解耦方法

摘要

本发明提供了一种四轴惯性稳定平台系统的伺服回路解耦方法，包括如下步骤：1、根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在X_p轴、Y_p轴和Z_p轴上的角速度分量；2、测量得到四轴惯性稳定平台系统内部相对转动的角度和角速度；3、计算台体、内框架、外框架和随动框架的合成转动角速度。该方法可以在平台系统相对转动角度为任意值的情况下，实现无奇异值的伺服回路解耦计算，从而提高了载体无轨迹约束条件下的全姿态适应能力。

主权项

一种四轴惯性稳定平台系统的伺服回路解耦方法，其特征在于：基于四轴惯性稳定平台系统实现，所述稳定平台系统包括基座、随动框架、外框架、内框架和台体，对应的本体坐标系分别为基座本体坐标系X₁Y₁Z₁、随动框架坐标系X_p3Y_p3Z_p3、外框架本体坐标系X_p2Y_p2Z_p2、内框架本体坐标系X_p1Y_p1Z_p1和台体本体坐标系X_pY_pZ_p；所述五个坐标系的原点重合，并且：台体本体坐标系的Z_p轴与内框架本体坐标系的Z_p1轴重合，外框架的本体坐标系的Y_p2轴与内框架本体坐标系的Y_p1轴重合，随动框架本体坐标系的X_p3轴与外框架本体坐标系的X_p2轴重合，基座本体坐标系的X₁轴与随动框架本体坐标系的Y轴重合；其中，基座与载体固连，在所述稳定平台系统在载体带动下发生内部相对转动时，基座绕随动框架本体坐标系的Y_p3轴转动，随动框架绕外框架本体坐标系的X_p2轴转动，外框架绕内框架本体坐标系的Y_p1轴转动，内框架绕台体本体坐标系的Z_p轴转动；所述四轴惯性平台系统伺服回路解耦方法实现步骤如下：(1)、根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在X_p轴、Y_p轴和Z_p轴上的角速度分量(2)、测量得到四轴惯性稳定平台系统内部相对转动的角度和角速度，包括：随动框架绕外框架本体坐标系的X_p2轴转动的角度β_xk，外框架绕内框架本体坐标系的Y_p1轴转动的角度β_yk和角速度内框架绕台体本体坐标系的Z_p轴转动的角度β_zk和角速度(3)、计算台体、内框架、外框架和随动框架的转动角速度，具体计算公式如下：${\mathrm{\ω}}_z={\mathrm{\ω}}_{z_p};$${\mathrm{\ω}}_y={\mathrm{\ω}}_{y_p}{\mathrm{cos\β}}_{zk}-{\mathrm{\ω}}_{x_p}{\mathrm{sin\β}}_{zk};$${\mathrm{\ω}}_x={\mathrm{\ω}}_{y_p}{\mathrm{cos\β}}_{yk}{\mathrm{sin\β}}_{zk}+{\mathrm{\ω}}_{x_p}{\mathrm{cos\β}}_{yk}{\mathrm{cos\β}}_{zk}-{\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}}_{zk}{\mathrm{sin\β}}_{yk};$${\mathrm{\ω}}_{{\mathrm{yk}}^{\′}}={\mathrm{\ω}}_{y_p}{\mathrm{sin\β}}_{xk}{\mathrm{sin\β}}_{yk}{\mathrm{sin\β}}_{zk}+{\mathrm{\ω}}_{x_p}{\mathrm{sin\β}}_{xk}{\mathrm{sin\β}}_{yk}{\mathrm{cos\β}}_{zk}+{\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}}_{yk}{\mathrm{cos\β}}_{xk}+{\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}}_{zk}{\mathrm{sin\β}}_{xk}{\mathrm{cos\β}}_{yk};$其中，ω_z为台体Z_p轴的合成转动角速度；ω_y为内框架Y_p1轴的合成转动角速度；ω_x为外框架X_p2轴的合成转动角速度；ω_yk′为随动框架Y_p3轴的合成转动角速度。