[发明专利]一种四轴惯性稳定平台系统内框架锁零方法及系统

摘要

本发明提供了一种四轴惯性稳定平台系统内框架锁零方法及系统，以正交安装于平台台体的3个陀螺仪输出角速率和内框架角速度等4个变量作为解耦环节的输入信息，通过信息融合后输出4个分别作用到台体轴、内环轴、外环轴和随动轴的轴端力矩电机。本发明首次给出了四轴平台在外框架角为90°时的内框架锁零方法，以及各框架角在稳定时的值，实现了平台台体相对于惯性空间的稳定。该方法实现了外框架角为90°时内框架角始终保持于零位的要求，可有效隔离载体的角运动，提高了平台台体相对惯性空间稳定的全姿态适应能力。

主权项

1.一种四轴惯性稳定平台系统内框架锁零方法，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Xp3Yp3Zp3、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；所述五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，随动框架本体坐标系的Xp3轴与外框架本体坐标系的Xp2轴重合，基座本体坐标系的X1轴与随动框架本体坐标系的Yp3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Yp3轴转动，随动框架绕外框架本体坐标系的Xp2轴转动，外框架绕内框架本体坐标系的Yp1轴转动，内框架绕台体本体坐标系的Zp轴转动；所述四轴惯性稳定平台系统内框架锁零方法实现步骤如下：(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；(3)采用解耦计算公式计算台体、内框架、外框架和随动框架的转动角速度；(4)采用步骤(3)的解耦计算公式，得到平台四个框架角角速度确定方程；(5)根据平台四个框架角角速度确定方程、四个框架角度和台体上安装的陀螺仪测量的角速度，对内框架锁零条件进行判断，如下：1)在βxk≠90°且βxk≠‑90°时，平台内框架角速度为0，不需要对内框架锁零使使平台台体相对惯性空间稳定；2)在β_xk＝90°或β_xk＝‑90°，以及基座角速度时，不需要对内框架锁零使平台台体相对惯性空间稳定；3)在β_xk＝90°或β_xk＝‑90°，当中有一个为非零时，需要对内框架锁零才能使平台台体相对惯性空间稳定；(6)在需要对内框架锁零才能使平台台体相对惯性空间稳定时，由随动框架带动外框架和内框架一起相对台体快速发生转动，转动前后内框架角βyk恒为零，保证平台台体相对惯性空间仍然稳定。