[发明专利]一种三轴惯性稳定平台系统的台体控制参数计算方法

摘要

本发明提供了一种三轴惯性稳定平台系统的台体控制参数计算方法，包括如下步骤1、测量或计算三轴惯性稳定平台系统的转动惯量；2、测量得到所述稳定平台系统内部相对转动的角度；3、计算所述稳定平台系统的台体合成转动惯量；4、计算合成在台体上的干扰力矩和电机反馈力矩。该方法利用三轴惯性稳定平台系统的转动惯量和稳定平台系统内部相对转动的角度的正余弦值计算得到台体合成转动惯量，利用已知的外力矩和稳定平台系统内部相对转动的角度的正余弦值计算得到合成在台体上的干扰力矩和电机反馈力矩，该计算过程中不存在无解区域，可以覆盖任意姿态角的情况，相比现有的计算方法更准确、适用性更广。

主权项

一种三轴惯性稳定平台系统的台体控制参数计算方法，其特征在于：用于计算三轴惯性稳定平台系统的台体合成转动惯量和合成力矩；所述稳定平台系统包括基座、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、外框架本体坐标系Xp2Yp2Zp2、内框架本体坐标系Xp1Yp1Zp1和台体本体坐标系XpYpZp；所述四个坐标系的原点重合，并且：台体本体坐标系的Zp轴与内框架本体坐标系的Zp1轴重合，外框架的本体坐标系的Yp2轴与内框架本体坐标系的Yp1轴重合，基座本体坐标系的X1轴与外框架本体坐标系的Xp2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，基座绕外框架坐标系的Xp2轴转动，外框架绕内框架坐标系的Yp1轴转动，内框架绕台体坐标系的Zp轴转动；所述台体合成转动惯量和合成力矩的计算步骤如下：(1)、测量或计算得到三轴惯性稳定平台系统的转动惯量，包括：台体相对于Xp轴、Yp轴、Zp轴的转动惯量内框架相对于Xp1轴、Yp1轴、Zp1轴的转动惯量外框架相对于Xp2轴、Yp2轴、Zp2轴的转动惯量(2)、测量得到所述稳定平台系统内部相对转动的角度，包括：外框架绕内框架坐标系Yp1轴转动的角度βyk；内框架绕台体坐标系Zp轴转动的角度βzk；(3)、计算所述稳定平台系统的台体合成转动惯量，包括：合成到台体Xp轴上的主转动惯量合成到台体Yp轴上的主转动惯量对轴Xp和YP的合成转动惯量积Jxy、对轴Xp和ZP的合成转动惯量积Jxz、对轴Yp和ZP的合成转动惯量积Jyz；具体计算公式如下：Jxp′=Jxp+Jxp1cos2βzk+Jyp1sin2βzk+Jxp2cos2βzkcos2βyk+Jzp2cos2βzksin2βyk;]]>Jyp′=Jyp+Jxp1sin2βzk+Jyp1cos2βzk+Jxp2sin2βzkcos2βyk+Jzp2sin2βzksin2βyk;]]>Jxy=12(Jxp1-Jyp1+Jxp2cos2βyk+Jzp2sin2βyk)sin2βzk;]]>Jxz=12(Jzp2-Jxp2)sin2βykcosβzk;]]>Jyz=12(Jzp2-Jxp2)sin2βyksinβzk;]]>(4)、计算合成在台体上的干扰力矩和电机反馈力矩，具体包括：合成在台体Xp轴上的干扰力矩Mx3、合成在台体Yp轴上的干扰力矩My3、合成在台体Zp轴上的干扰力矩Mz3、合成后的台体Xp轴力矩电机反馈力矩合成后的台体Yp轴力矩电机反馈力矩合成后的台体Zp轴力矩电机反馈力矩具体计算公式如下：Mx3My3Mz3=cosβykcosβzk-sinβzk0cosβyksinβzkcosβzk0001Mxp2Myp1Mzp;]]>MDx3MDy3MDz3=cosβykcosβzk-sinβzk0cosβyksinβzkcosβzk0001MDx2MDy1MDzp;]]>其中，为施加在外框架Xp2轴上的外力矩；为施加在内框架Yp1轴上的外力矩；Mzp为施加在台体Zp轴上的外力矩；为外框架Xp2轴的轴力矩电机的反馈力矩；为内框架Yp1轴的轴力矩电机的反馈力矩；为台体Zp轴的轴力矩电机的反馈力矩。