本发明专利技术提供了一种三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和角速度，以及台体本体相对于惯性系的转动速度；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方法，并根据计算结果进行补偿，有利于抑制载体存在角运动时的动态耦合误差，提高三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Ξ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
惯性稳定平台系统能有效隔离运动载体载体扰动，使得惯性测量单元相对于惯性 空间保持稳定，其中立轴惯性稳定平台系统包括台体、内框架、外框架和基座，其中，惯性测 量单元安装在台体内，外框架固连在运动载体上。其中，内框架和外框架组成的框架系统， 用于为台体提供旋转自由度，但由于框架系统和台体间存在着相对运动约束，所W框架系 统的运动会对台体带来影响。运些影响包含基座与台体间的坐标变换、力矩变换，W及框架 系统惯性干扰力矩对台体的作用等。 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。因此，需要给出Ξ轴平台系统的二阶干扰力 矩计算方法和补偿方法，W提高Ξ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Ξ轴惯性稳定平台系统的二阶 动态干扰力矩补偿方法，该方法首先精确计算得到Ξ轴惯性稳定平台系统的台体合成二阶 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Ξ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： 一种Ξ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Ξ轴惯性 稳定平台系统的台体合成二阶动态干扰力矩并实现补偿；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XiYiZi、外框架本体坐标系 Χρ2Υρ2Ζρ2、内框架本体坐标系Χρ?ΥρΛι和台体本体坐标系ΧρΥρΖρ;所述四个坐标系的原点重 合，并且：台体本体坐标系的Ζρ轴与内框架本体坐标系的Ζpi轴重合，外框架的本体坐标系 的Υρ2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 Χρ2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Χρ2轴转动，外框架绕内框架坐标系的Ypl轴转动，内框架绕台体 坐标系的Ζρ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Ξ轴惯性稳定平台系统的转动惯量，包括：台体相对于Χρ轴、 Υρ轴、ΖΡ轴的转动惯量的，^内框架相对于Xpi轴、ΥΡ1轴、ΖΡ1轴的转动惯量的 J，,,、J:。l;外框架相对于Xp2轴、Yp2轴、Zp2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：外框架绕 内框架坐标系Ypl轴转动的角度βyk和角速度;内框架绕台体坐标系Zp轴转动的角度 βzk和角速度知； (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W、,,；台体本体绕Υρ轴转动的角速度Wi。；台体本体绕Zp轴转 动的角速度％ ^ (4)、根据Ξ轴惯性稳定平台系统的转动惯量、平台系统内部相对转动的角度和角 速度，W及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台 体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￥。轴上的二阶动态干扰力矩ΔΜ,.。、合成到台体2。轴上的二阶动 态干扰力矩 巧）、根据步骤（4)计算得到的稳定平台系统的台体合成二阶动态干扰力矩，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;[001引（6)、外框架坐标系Xp2轴上的电机、内框架坐标系的Υρ湘上的电机、台体坐标系ZP轴上的电机分别提供大小为AMdx、AMdy、AMdz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Ξ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 的角度和角速度，W及巧螺仪测量的台体角速度和框架转动角速度，计算得到台体合成二 阶动态干扰力矩，该计算结果准确、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， 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Ξ轴惯性稳定平台系统中Ξ个本体坐标系之间的关系示意图； 图2为本专利技术的Ξ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； 图3为现有的Ξ轴惯性稳定平台系统的环形框架结构示意图。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述： 本专利技术提供的Ξ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 Ξ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。该Ξ轴惯性稳定平台系 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XJiZi、外框 架本体坐标系Χρ2Υρ2Ζρ2、内框架本体坐标系XplYplZpl和台体本体坐标系XpYpZp。 如图1所示的四个坐标系的关系示意图，运四个本体坐标系的原点重合，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Υρ2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Χρ2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Χρ2轴转动且角度βyk和角速度;内框架绕台体坐 标系Zp轴转动的角度β和角速度堯。 本专利技术的原理分析过程如下： 当载体、外框架与内框架绕台体轴Zp轴转过β,k角时，有： U) 式（1)中，分别为台体绕Xp、Υρ、Zp轴的绝对角速度； W',.、巧·.、气分别为载体、外框架与内框架一起绕Xpi、YpiJp湘的绝对角速度；当载体、外框架绕内环轴Ypi转过βyk角时，有(2)[003。 式似中分别为载体、外框架一起绕Xp2、Υρ2、Zp2轴的绝对角速 度； 框架系统的动力学方程可W沿台体的Ξ个轴Χρ、Υρ、Ζρ来列写。每个台体轴与其相 对应的巧螺仪，可W看成是一个单轴平台。采用欧拉法分别列写出台体、内框架和外框架的 动力学方程。 台体的动力学方程：13)[003引式（3)中：为台体轴力矩电机反馈力矩；-、Mg自为巧螺仪对台 体的反作用力矩；Λ为台体（包括巧螺仪壳体）对Xp、Υρ、Zp轴的转动惯量； 媳破、Μ泌、Μ麥为台体Xp、Ypjp轴上的外力矩。 内框架的动力学方程： 式中、Mz,,分别为内框架轴上的外力矩，不包括电机力矩的反馈力 矩；1的1,为内框架轴力矩电机反馈力矩；为内框架对Χρ?、Υρ?、Ζρ?轴的转动 惯量。 外框架的动力学方程为：[004引式中：紙Ρ:、、作分别为外框架轴上的外力矩，不包括电机力矩的反馈 力矩；的，;为外框本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三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：用于计算三轴惯性稳定平台系统的台体合成二阶动态干扰力矩并实现补偿；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(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：外框架绕内框架坐标系Yp1轴转动的角度βyk和角速度内框架绕台体坐标系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)、根据三轴惯性稳定平台系统的转动惯量、平台系统内部相对转动的角度和角速度，以及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台体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(5)、根据步骤(4)计算得到的稳定平台系统的台体合成二阶动态干扰力矩，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)、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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