本发明专利技术提供了一种四轴惯性稳定平台系统的二阶动态干扰力矩补偿方法，该方法包括如下步骤：1、测量或计算四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和角速度，以及台体相对惯性空间的转动角速度；3、计算所述稳定平台系统的台体合成二阶动态干扰力矩；4、折算电机进行干扰力矩补偿的电机力矩，通过该电机力矩实现干扰力矩补偿；该方法明确给出了二阶动态干扰力矩的计算公式和补偿方法，有利于抑制载体存在角运动时的动态耦合误差，提高四轴惯性稳定平台系统的使用精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及惯性稳定平台测量控制领域，特别设及一种四轴惯性稳定平台系统的 二阶动态干扰力矩补偿方法，用于实现航空、航天领域的全姿态高精度导航。
技术介绍
由于S轴惯性平台系统存在"框架锁定"现象，难W满足载体大机动运动的要求， 因此，产生了四轴惯性平台系统。四轴惯性平台系统相对=轴惯性平台系统，在台体、内框 架和外框架的基础上增加了随动框架，随动框架处于平台外框架和基座之间。 在惯性稳定平台伺服系统工作时，系统的精度主要取决于巧螺仪，但在存在角运 动的动态条件下，框架系统的动态干扰力矩会造成平台台体的漂移。目前，假设二阶动态误 差相对于巧螺仪漂移是个小量，因此在伺服系统中基本不考虑该项误差。但是，随着平台系 统精度的提高，该项误差逐渐显著性逐渐提高。 由于四轴平台系统是由台体、内框架、外框架、随动框架等组成的复合体，在每个 框架都存在二阶干扰力矩时，需要明确计算出四轴平台合成的干扰力矩大小。同时，需要研 究如何减小此项干扰力矩。因此，需要给出四轴平台系统的二阶干扰力矩计算方法和补偿 方法，W提高四轴惯性平台系统在机动飞行弹道中的使用精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种四轴惯性稳定平台系统的二阶 干扰力矩补偿方法，该方法首先精确计算得到四轴惯性稳定平台系统的合成二阶干扰力 矩，然后计算得到进行补偿该干扰力矩的电机力矩，从而实现二阶动态干扰力矩的抑制，有 利于提高四轴惯性稳定平台系统的精度。 本专利技术的上述目的通过W下技术方案实现： -种四轴惯性稳定平台系统的二阶动态干扰力矩补偿方法，用于计算四轴惯性稳 定平台系统的台体合成二阶动态干扰力矩并进行补偿；所述四轴惯性稳定平台系统括基 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XAZi、随 动框架坐标系XpsYpsZps、外框架本体坐标系XpzYpzZpz、内框架本体坐标系XpiYpiZpi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Zp湘重合，外框架的本体坐标系的YP2轴与内框架本体坐标系的YP湘重合，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； 所述二阶动态干扰力矩补偿方法包括如下步骤： (1)、测量或计算得到四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轴的转动惯量的《V、;内框架相对于Xp湘、Ypi轴、Zp湘的转动惯量的 ^：*。,、韦。,、夕雁架相对于Xp2轴、Yp2轴、Zp2轴的转动惯量的疋随 动框架相对于Xp3轴、YP3轴、zP3轴的转动惯量的5 (2)、测量得到所述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Xp2轴转动的角度Pyk和角速度處.1，外框架绕内框架本体坐标系的 Ypl轴转动的角度Pyk和角速度A,，内框架绕台体本体坐标系的Zp轴转动的角度P.k和角 速度么; (3)、测量得到所述稳定平台系统的台体本体相对惯性空间转动的角速度，包括： 台体本体绕Xp轴转动的角速度台体本体绕Yp轴转动的角速度0,,,;台体本体绕Zp轴转 动的角速度 (4)、计算所述稳定平台系统的合成二阶动态干扰力矩，包括：合成到台体Xp轴上 的二阶动态干扰力矩合成到台体Yp轴上的二阶动态干扰力矩am,.P、合成到台体Zp 轴上的二阶动态干扰力矩;合成到随动框架Yp3轴上的二阶动态干扰力矩；合成 到随动框架Zp3轴上的二阶动态干扰力矩;[001引 巧）、根据步骤（4)计算得到的二阶动态干扰力矩，计算通过各框架轴端的电机进 行实时补偿时的电机力矩，包括：折合到随动框架坐标系Yp3轴上的电机力矩AMdy,、折合 到外框架坐标系的Xp2轴上的电机力矩AMDX、折合到内框架坐标系的Ypi轴上的电机力矩 AMdy、折合到台体坐标系Zp轴上的电机力矩AMDz;(6)、随动框架坐标系Yp3轴上的电机、外框架坐标系Xp2轴上的电机、内框架坐标系 的Ypi轴上的电机、台体坐标系Zp轴上的电机分别提供大小为AMdy,、AMd、、AMdy、AMd,的 电机力矩，对二阶动态干扰力矩进行补偿。 本专利技术与现有技术相比具有W下优点： (1)、本专利技术利用四轴惯性稳定平台系统的转动惯量，稳定平台系统内部相对转动 的角度，W及巧螺仪测量的台体角速度和框架转动角速度，计算得到合成二阶动态干扰力 矩，计算结果准确、适用性广； (2)、本专利技术利用计算的二阶动态干扰力矩精确值折算到电机力矩进行实时补偿 方式，相比现有平台系统不进行补偿的处理方式，具有抑制误差和提高精度的作用。【附图说明】图1为四轴惯性稳定平台系统中四个本体坐标系之间的关系示意图； 图2为采用本专利技术的四轴惯性平台系统的二阶动态干扰力矩补偿方法后，四轴惯 性平台系统的伺服回路示意图； 图3为本专利技术的四轴惯性稳定平台系统的二阶动态干扰力矩补偿方法的流程图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步详细的描述： 本专利技术提供的四轴惯性稳定平台系统的二阶动态干扰力矩补偿方法，用于计算四 轴惯性稳定平台系统中台体合成的二阶动态干扰力矩并进行补偿。其中，该四轴稳定惯 性平台系统包括基座、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XAZi、随动框架坐标系XpsYpsZps、外框架本体坐标系XpzYpzZpz、内框架本体坐标系 XpiYpiZp郝台体本体坐标系XpYpZp。 如图1所示的五个坐标系的关系示意图，W上所述的五个坐标系的原点重合，并 且存在如下相对约束关系：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Yp3轴转动且转动角度为Pyk,;随动框架绕外框架本体坐标系的 Xp2轴转动且转动角度为Pyk;外框架绕内框架本体坐标系的Ypl轴转动且转动角度为Pyk， 内框架绕台体本体坐标系的Zp轴转动且转动角度为P,k。 如图2所示的新型四轴平台伺服回路，包含了合成到台体Xp轴上的二阶动态干扰 力矩心、合成到台体Yp轴上的二阶动态干扰力矩AMyp、合成到台体2。轴上的二阶动态 干扰力矩AM,。；合成到随动框架Yp3轴上的二阶动态干扰力矩AMyk;合成到随动回路ZP3轴 上的二阶动态干扰力矩AW-。本专利技术的原理分析过程如下：当载体、随动框架、外框架与内框架绕台体轴Zp转过P角时，有[002引式（1)中?、,.' -P分别为台体绕Xp、Yp、Zp轴的绝对角速度； ^卸、?'v,、分别为载体、随动框架、外框架与内框架一起绕Xpi、Ypi、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种四轴惯性稳定平台系统的二阶动态干扰力矩补偿方法，其特征在于：用于计算四轴惯性稳定平台系统的台体合成二阶动态干扰力矩并进行补偿；所述四轴惯性稳定平台系统括基座、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；所述二阶动态干扰力矩补偿方法包括如下步骤：(1)、测量或计算得到四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轴的转动惯量的内框架相对于Xp1轴、Yp1轴、Zp1轴的转动惯量的外框架相对于Xp2轴、Yp2轴、Zp2轴的转动惯量的随动框架相对于Xp3轴、Yp3轴、Zp3轴的转动惯量的(2)、测量得到所述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Xp2轴转动的角度βxk和角速度外框架绕内框架本体坐标系的Yp1轴转动的角度βyk和角速度内框架绕台体本体坐标系的Zp轴转动的角度βzk和角速度(3)、测量得到所述稳定平台系统的台体本体相对惯性空间转动的角速度，包括：台体本体绕Xp轴转动的角速度台体本体绕Yp轴转动的角速度台体本体绕Zp轴转动的角速度(4)、根据四轴惯性稳定平台系统的转动惯量、所述稳定平台系统内部相对转动的角度和角速度，以及所述稳定平台系统的台体本体相对惯性空间转动的角速度计算所述稳定平台系统的合成二阶动态干扰力矩，所述二阶动态干扰力矩包括：合成到台体Xp轴上的二阶动态干扰力矩合成到台体Yp轴上的二阶动态干扰力矩合成到台体Zp轴上的二阶动态干扰力矩合成到随动框架Yp3轴上的二阶动态干扰力矩合成到随动框架Zp3轴上的二阶动态干扰力矩(5)、根据步骤(4)计算得到的二阶动态干扰力矩，计算通过各框架轴端的电机进行实时补偿时的电机力矩，包括：折合到随动框架坐标系Yp3轴上的电机力矩ΔMDy′、折合到外框架坐标系的Xp2轴上的电机力矩ΔMDx、折合到内框架坐标系的Yp1轴上的电机力矩ΔMDy、折合到台体坐标系Zp轴上的电机力矩ΔMDz；(6)、随动框架坐标系Yp3轴上的电机、外框架坐标系Xp2轴上的电机、内框架坐标系的Yp1轴上的电机、台体坐标系Zp轴上的电机分别提供大小为ΔMDy′、ΔMDx、ΔMDy、ΔMDz的电机力矩，对二阶动态干扰力矩进行补偿。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏宗康，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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