三轴气浮台综合干扰力矩测量方法技术

本发明专利技术公开一种三轴气浮台综合干扰力矩的测量方法，方法如下将三轴气浮台调节平衡，在气浮台某位置做一个标记，然后给气浮台一个绕某轴的初始速度，测量该标记旋转一周所用的时间，并记为T1；气浮台继续旋转，记录改标记继续旋转一周所用的时间，并记为T2；根据公式计算得到综合干扰力矩M；让气浮台反向旋转，并重复步骤二～四，得到反向综合干扰力矩。本方法便于实现高精度的测量，并且原理简单、方便实用、容易实现、费用低，该方法也适用于单轴气浮台综合干扰力矩的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量技术，具体说就是。
技术介绍
三轴气浮台依靠压缩空气在气浮轴承与轴承座之间形成的气膜，使模拟台体浮起，从而实现近似无摩擦的相对运动条件，以模拟卫星等空间飞行器在外层空间所受干扰力矩很小的力学环境。作为空间飞行器运动模拟器，三轴气浮台进行卫星控制系统全物理仿真实验能够检验系统的性能，实践证明，利用气浮台进行仿真不仅对飞行器姿态控制系统验证有着重要作用，而且能够显著提高飞行器的效费比，降低风险，缩短研发周期，是空间飞行器研制过程中的重要手段和方法。三轴气浮台的综合干扰力矩是一个关键技术指标，测量三轴气浮台综合干扰力矩是气浮台参数标定的需要，也是基于三轴气浮台的仿真试验的一项重要前期工作，尤其对 于高精度的试验系统，需要实现三轴气浮台综合干扰力矩的高精度测量。经文献检索，张振军、董云峰等在论文“利用动量轮测试气浮台干扰力矩的新方法”(见《计算机测量与控制》，2008年，16卷第8期，页码1122-1124)中根据动量矩定理，利用动量轮的启动加速特性测定气浮台的干扰力矩，但是该方法需要配置高精度的飞轮，代价高、工程实现困难。向东、杨庆俊、包钢、王祖温等在论文“三轴气浮平台常值干扰力矩的分析与补偿”(见《宇航学报》，2009年，30卷第2期，页码448-452)中提出了通过动力学反演测量计算干扰力矩的方法，并通过复摆周期公式推导了常值干扰力矩的估算公式，但该方法需要建立精确的数学模型，不便于工程实现。杨秀彬、金光、徐开等在论文“三轴气浮台自动调节平衡和干扰力矩测试”中提出用用光纤陀螺实时测得各时刻的角速度，然后根据各时刻台体的角速度变化计算得到干扰力矩，该方法需要配置光纤陀螺，代价高，并且由于目前光纤陀螺的精度限制很难实现高精度的测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种原理简单、成本低、操作方便、容易工程实现的三轴气浮台综合干扰力矩的测量方法。本专利技术的目的是这样实现的所述的，步骤如下步骤一将三轴气浮台调节平衡，在气浮台台体的某位置做一个标记，然后给气浮台一个绕竖直轴的初始速度，速度大小根据测量需要确定；步骤二 测量该标记旋转一周所用的时间，并记为Tl ；步骤三气浮台继续旋转，记录该标记继续旋转一周所用的时间，并记为T2 ,,r.. Λπ(Τ\-Τ2)步骤四根据公式#=<7><于]^计算得到综合干扰力矩《，其中J为事先测得的气浮台绕旋转轴的转动惯量。步骤五让气浮台反向旋转，并重复步骤二 四，得到反向综合干扰力矩。本专利技术，不使用速度敏感设备，只需时间计量设备，便于实现高精度的测量，并且原理简单、方便实用、容易实现、费用低，该方法也适用于单轴气浮台综合干扰力矩的测量。附图说明图I为三轴气浮台综合干扰力矩测量原理示意图；图2为三轴气浮台指示标志检测台体旋转整周示意图；图3为光电开关传感器测量三轴气浮台旋转周期示意图。具体实施方式 下面结合附图举例对本专利技术作进一步说明。实施例1，结合图1，本专利技术，原理如下由于三轴气浮旋转体的特殊性，速度敏感器的选择和设计方案比较困难，本方案可以在不直接测量速度的情况下得到三轴气浮台的综合干扰力矩首先在台体上标记一个初始位置，然后让气浮台在各种干扰力矩作用下，低速自由连续转动2周或以上，并连续记录通过标记位置的时间。在己知气浮台转动惯量的情况下，根据记录的时间，则可计算得到干扰力矩。首先水平方向低速旋转一周(角位移S =360° ),记录所用时间h ;然后连续旋转第二周(角位移s = 360° ),记录所用时间t2。因为三轴气浮台的特殊结构，其综合干扰力矩是均匀的，因此可以把台体的自由旋转近似为匀减速圆周运动，于是可以计算第一周旋转的平均角速度为R = V1第二周旋转的平均角速度为=匀加速运动的平均速度正好等于中间时刻的速度。也就是说从巧到巧所用的时间为H。因此可得r nS _ - (t ^ S t. +L— = V, = V, + a + = —+ -L U 2) tx 2即 S S U +Λ-- = α-— I2 <,ζ.代入s = 360° = 2 Ji，最终化简可得 一/2)a = ~-Tjhhit,+t2)也可以根据匀加速运动中加速度和速度的关系直接记算角加速度，即α=Υιζ =^izlA 0ty 丨 2(/丨+ 2) 2由公式M = J · a，其中M为力矩，J为转动惯量，a为加速度，可得综合干扰力矩Mz =M = J-^Y~^V2C^1 +^2)三轴气浮台干扰力矩的实际测试中，关心的是综合干扰力矩，可以通过调整旋转轴，用上述方法测量绕该旋转轴的干扰力矩，多次测量观察数值的变化，由此可以测得不同旋转轴时干扰力矩的分布情况。 实施例2，结合图2-3，本专利技术三轴气浮台综合干扰力测量方法，所述的旋转整周的时间测量是这样实现的(I)秒表计时法如图2所示，在三轴气浮台台体和三轴气浮台台下附近位置分别做一个标记，可以检测三轴气浮台的旋转周期，用秒表记录连续两次标记对准的时间间隔，从而测得标准气浮体的旋转周期。在秒表计时法中，由公式=M= /··^^，干扰力矩的测量精度和转动惯量测量精度、时间测量精度相关，下面分析人工读秒定时的精度因为三轴气浮台实际工作转速通常不高于1° /s，典型速度是0.2° /s，以1° /s为例进行分析转动一周耗时360s，人工判时误差不大于Is(经试验证明，平均误差在O. 2s以内)，因此时间的测量误差小于O.3%。这种精度可以满足高精度三轴气浮台的测量要求。(2)光电开关传感器计时法如图3所示，在台体边缘加一黑色条状标记，在三轴气浮台台下对应标记处安装光电开关传感器，传感器与计算机相连，通过检测光电开关传感器的信号输出来控制计算机的计时，从而自动检测台体的旋转周期，如下图所示。 台体旋转,每当标记经过传感器时,计算机就记录下该点的时刻，这样就可以计算出连续两次记录的时间间隔A和t2,从而计算出加速度。上述计时方案中，秒表计时法是一个工程可行性较强的方法，不需要任何其他设备，只要在台体上做个标记，用秒表即可实现测量。光电开关测量旋转周期方案用普通光电开关传感器配合计算机即可实现，价格便宜、操作简单、计时精确。权利要求1.一种三轴气浮台综合干扰力矩的测量方法，其特征在于，步骤如下 步骤一将三轴气浮台调节平衡，在气浮台台体的某位置做一个标记，然后给气浮台一个绕竖直轴的初始速度，速度大小根据测量需要确定； 步骤二 测量该标记旋转一周所用的时间，并记为Tl ； 步骤三气浮台继续旋转，记录该标记继续旋转一周所用的时间，并记为T2 ； 步骤四根据公式M = TUT2{T\ + T2)體翻齡刊尤力矩M，其中J为已知的气浮台绕旋转轴的转动惯量； 步骤五让气浮台反向旋转，并重复步骤二 四，得到反向综合干扰力矩。全文摘要本专利技术公开一种三轴气浮台综合干扰力矩的测量方法，方法如下将三轴气浮台调节平衡，在气浮台某位置做一个标记，然后给气浮台一个绕某轴的初始速度，测量该标记旋转一周所用的时间，并记为T1；气浮台继续旋转，记录改标记继续旋转一周所用的时间，并记为T2；根据公式计算得到综合干扰力矩M；让气浮台反向旋转，并重复步骤二～四，得到反向综合干扰力矩。本方法便于实现高精度的测量，并且原理简单、方便实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三轴气浮台综合干扰力矩的测量方法，其特征在于，步骤如下：步骤一：将三轴气浮台调节平衡，在气浮台台体的某位置做一个标记，然后给气浮台一个绕竖直轴的初始速度，速度大小根据测量需要确定；步骤二：测量该标记旋转一周所用的时间，并记为T1；步骤三：气浮台继续旋转，记录该标记继续旋转一周所用的时间，并记为T2；步骤四：根据公式计算得到综合干扰力矩M，其中J为已知的气浮台绕旋转轴的转动惯量；步骤五：让气浮台反向旋转，并重复步骤二～四，得到反向综合干扰力矩。FSA00000772599200011.tif

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏红伟，李莉，马广程，王常虹，任顺清，伊国兴，曲耀斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：