一种面向实验教学的稳定平台测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及稳定平台教学实验的技术领域，具体涉及一种面向实验教学的稳定平台测试装置及测试方法,S1：给稳定平台提供一非水平干扰信号源，计算获得稳定平台的俯仰角α1、横滚角β1；S2：稳定平台调节自身姿态，保持平台处于稳定平衡状态，并通过电机码盘获得测量稳定平台的俯仰角α2、横滚角β2；S3：计算比较α1与α2的误差，β1与β2的误差，获得稳定平台的整体误差水平，完成教学试验。因此，所述测量方法的非水平干扰信号源技术原理简单，经济效益明显，易于教学推广，应用领域广泛。

Stable platform test device and test method for experiment teaching

The invention relates to the technical field of stable platform of experiment teaching, in particular to a stable platform for experimental teaching test device and test method, S1: to provide a stable platform for non level interference signal source, to obtain a stable platform to calculate the pitch angle and roll angle alpha 1 beta 1; S2: stable platform to adjust their attitude. Keep the platform in a stable equilibrium state, and the pitch measurement of stable platform angle obtained by motor encoder 2, roll angle beta 2; S3: error calculation and comparison of alpha 1 and alpha 2 beta 1 and beta 2, error, error of the whole level of stable platform, complete the teaching experiment. Therefore, the principle of the non horizontal interference signal source of the measuring method is simple, the economic benefit is obvious, the teaching is easy to popularize and the application field is extensive.

【技术实现步骤摘要】
一种面向实验教学的稳定平台测试装置及测试方法
本专利技术涉及稳定平台教学实验的
，具体涉及一种面向实验教学的稳定平台测试装置及测试方法。
技术介绍
在现有技术中，MEMS陀螺稳定平台是一种稳瞄稳像，防抖隔震的仪器，广泛应用于各个领域，其核心技术包括了角度、角速率等物理量的测量以及伺服稳定控制，稳定平台技术生动形象地结合了传感器测量技术与稳定控制技术。在教师实验授课的过程中，基于此实验过程，及实验原理的讲解，申请人设计了一款多功能、小体积、低成本、便携式的稳定平台教学用仪器，帮助测量和控制方向的学生进行教学原理演示和技能培训。本申请中设计的一种稳定平台教学实验装置，具体涉及了多功能MEMS陀螺稳定平台是一款集成了稳定平台、三轴转台、离心机等功能的设备。稳定平台功能训练学生姿态解算和姿态控制技能；三轴转台和离心机功能主要训练学生标定测试传感器技能。传统的稳定平台测试方法包括静态跟踪测试和动态摇摆测试，静态测试主要是将稳定平台放置于高精度转台上，通过高精度转台设定一个倾角位置，让稳定平台跟随到该已知位置，利用稳定平台自带的高精度码盘测量位置跟踪精度，动态测试是指将稳定平台放置于高精度摇摆台上，摇摆台按照一个正弦变化的角度信号做周期运动，通过调节摇摆台的摇摆周期测量稳定平台跟随的动态特性。在教学实验的过程中，稳定平台功能中的非水平干扰信号获取是实现该功能演示的关键，常见的抖动干扰信号源产生方式采用六自由度摇摆平台，但应用该种方法需要重新设计一套六自由度摇摆平台系统，并将会大大增加系统的复杂度，增加仪器成本。而本申请提出的一种稳定平台教学实验装置，通过航向轴旋转实现非水平干扰信号，整个实验过程，在不增加其他设备的条件下完成测试。
技术实现思路
为了有效解决上述问题，本专利技术提供一种面向实验教学的稳定平台测试装置及测试方法。本专利技术的具体技术方案如下：一种面向实验教学的稳定平台测试方法，所述测量方法用于测试稳定平台的教学实验中，包括以下测量步骤：S1：给稳定平台提供一非水平干扰信号源，计算获得稳定平台的俯仰角α1、横滚角β1；S2：稳定平台调节自身姿态，保持平台处于稳定平衡状态，并通过电机码盘获得测量稳定平台的俯仰角α2、横滚角β2；S3：计算比较α1与α2的误差，β1与β2的误差，获得稳定平台的整体误差水平，完成教学试验。进一步地，所述步骤S1的非水平干扰信号源包括一倾斜基座、一航向轴电机、及一内框平台；所述内框平台的水平姿态角α和β的通过下式，产生干扰信号：其中，α为所述内框平台俯仰角，β为所述内框平台横滚角，θ为所述倾斜基座的倾斜角度，ω为所述航向轴电机转动角速率，ε为所述航向轴电机转动的初始相位角；ω为一固定数值，或按有规律变化或无规律变化的数值。一种面向实验教学的稳定平台测试装置，所述测试装置包括：一提供所述稳定平台倾斜角度的倾斜基座，所述倾斜基座为一开合结构的基座；一航向电机控制单元，所述航向电机控制单元固定设置在所述倾斜基座上，所述航向电机控制单元包括上位机软件、航向轴电机、干扰源主控制器，所述上位机软件连接所述干扰源主控制器，所述航向轴电机执行所述干扰源主控制器传输的相应动作指令；一内框平台，所述内框平台用于完成教学实验的相应动作。进一步地，倾斜基座包括一固定基板、及一闭合基板，所述固定基板与所述闭合基板开合方式包括但不限于通过机械装置、机电装置进行开合。进一步地，所述航向轴电机动力输出的一端固定设置一转台离心盘。进一步地，所述测试装置还包括一转台基座，所述转台基座为一中空圆柱状壳体，所述转台基座一侧面固定设置在所述闭合基板上，所述转台基座内设置所述航向轴电机、干扰源主控制器。进一步地，所述测试装置还包括一平衡单元，所述平衡单元包括一惯组单元、一俯仰轴电机、一横滚轴电机、一外框、一中框、及一稳定平台主控制器；所述俯仰轴电机设置在所述外框上，所述横滚轴电机设置在所述中框上，所述俯仰轴电机、及所述横滚轴电机分别与所述稳定平台主控制器连接；所述中框与内框平台通过所述横滚轴电机连接。进一步地，所述测试装置还包括一配合计算测量所述稳定平台水平姿态角的惯组单元；所述惯组单元为一MEMS惯组，所述MEMS惯组设置在所述内框平台上，所述MEMS惯组与所述稳定平台主控制器连接，进一步地，所述外框为一“U”形结构，所述外框的底部与所述转台离心盘固定连接，并所述外框的顶端设置一所述俯仰轴电机；所述中框为一内部中空的框体结构，所述中框上设置一所述横滚轴电机，所述俯仰轴电机与所述横滚轴电机在空间上相互垂直设置。进一步地，所述外框一顶端设置一所述俯仰轴电机，所述中框一侧面设置一所述横滚轴电机。本专利技术的有益之处：在传统的稳定平台动态测试需要精密摇摆台，静态测试需要精密转台，传统的方法在教学中是无法实现的。而本申请所述稳定平台的干扰信号源替代传统的稳定平台动态测试方法和静态测试方法。且在未来非水平干扰信号源有提高精度的潜力，精度提高后可以应用于工业测量，因此，所述非水平干扰信号源技术原理简单，经济效益明显，易于教学推广，应用领域广泛。附图说明图1为本专利技术一实施例所述步骤S1的干扰信号源的系统构成图；图2为本专利技术一实施例所述稳定平台整体结构示意图；图3为本专利技术一实施例所述航向轴电机驱动原理示意框图；图4为本专利技术一实施例所述平衡单元的工作原理图；图5为本专利技术一实施例所述倾斜基座打开状态示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。如图1所示，为专利技术一实施例所述测试方法的系统构成图，该实施例提供一种面向实验教学的稳定平台测试装置及测试方法，所述测量方法用于测试稳定平台的教学实验中，包括以下测量步骤：S1：给稳定平台提供一非水平干扰信号源，计算获得稳定平台的俯仰角α1、横滚角β1；S2：稳定平台调节自身姿态，保持平台处于稳定平衡状态，并通过电机码盘获得测量稳定平台的俯仰角α2、横滚角β2；S3：计算比较α1与α2的误差，β1与β2的误差，获得稳定平台的整体误差水平，完成教学试验。所述步骤S1的干扰信号源包括：一倾斜基座1，所述倾斜基座1为一开合结构的基座；一航向电机控制单元，所述航向电机控制单元固定设置在所述倾斜基座1上，所述航向电机控制单元包括上位机软件、航向轴电机、干扰源主控制器，所述上位机软件连接所述干扰源主控制器，所述航向轴电机执行所述干扰源主控制器传输的相应动作指令,一内框平台7，所述内框平台7用于完成教学实验的相应动作。如图2所示，为本专利技术一实施例所述稳定平台整体结构示意图，所述步骤S1的干扰信号源还包括一平衡单元，所述平衡单元包括一惯组单元4、一俯仰轴电机8、一横滚轴电机9、一外框5、一中框6、及一稳定平台主控制器。具体为，航向轴电机对应的姿态角为航向角，可驱动稳定平台外框5；所述俯仰轴电机8对应的姿态角为俯仰角，可驱动稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向实验教学的稳定平台测试方法，其特征在于，所述测量方法用于测试稳定平台的教学实验中,包括以下测量步骤：S1：给稳定平台提供一非水平干扰信号源，计算获得稳定平台的俯仰角α1、横滚角β1；S2：稳定平台调节自身姿态，保持平台处于稳定平衡状态，并通过电机码盘获得测量稳定平台的俯仰角α2、横滚角β2；S3：计算比较α1与α2的误差，β1与β2的误差，获得稳定平台的整体误差水平，完成教学试验。

【技术特征摘要】
1.一种面向实验教学的稳定平台测试方法，其特征在于，所述测量方法用于测试稳定平台的教学实验中,包括以下测量步骤：S1：给稳定平台提供一非水平干扰信号源，计算获得稳定平台的俯仰角α1、横滚角β1；S2：稳定平台调节自身姿态，保持平台处于稳定平衡状态，并通过电机码盘获得测量稳定平台的俯仰角α2、横滚角β2；S3：计算比较α1与α2的误差，β1与β2的误差，获得稳定平台的整体误差水平，完成教学试验。2.如权利要求1所述一种面向实验教学的稳定平台测试方法，其特征在于，所述步骤S1的非水平干扰信号源包括一倾斜基座、一航向轴电机、及一内框平台；所述内框平台的水平姿态角α和β的通过下式，产生干扰信号：其中，α为所述内框平台俯仰角，β为所述内框平台横滚角，θ为所述倾斜基座的倾斜角度，ω为所述航向轴电机转动角速率，ε为所述航向轴电机转动的初始相位角；ω为一固定数值，或按有规律变化或无规律变化的数值。3.一种面向实验教学的稳定平台测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：一提供所述稳定平台倾斜角度的倾斜基座，所述倾斜基座为一开合结构的基座；一航向电机控制单元，所述航向电机控制单元固定设置在所述倾斜基座上，所述航向电机控制单元包括上位机软件、航向轴电机、干扰源主控制器，所述上位机软件连接所述干扰源主控制器，所述航向轴电机执行所述干扰源主控制器传输的相应动作指令；一内框平台，所述内框平台用于完成教学实验的相应动作。4.如权利要求3所述一种面向实验教学的稳定平台测试装置，其特征在于，倾斜基座包括一固定基板、及一闭合基板，所述固定基板与所述闭合基板开合方式包括但不限于通过机械装置、机电装置进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孟委，蒋孝勇，张晓峰，张加书，徐文武，包旭馨，王莉，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14