[发明专利]一种基于惯性器件陀螺仪和加速度计的单轴转台的控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种转台控制系统及控制方法，属于惯性技术领域。 

背景技术

惯性测试设备转台是陀螺仪测试和标定的主要设备之一，对于高精度单轴转台惯导测试设备来说，高精度、高稳定性、高分辨力、宽动态范围是转台的重要特征。在速率测试原理与方法上，传统单轴转台都是通过测角元件测取角度，并经过转台转过此角度所用时间平均后来间接获得转台转动的角速率，而不是转台的瞬时角速率，由此获得的角速率无法真正反映转台的速率精度和速率平稳性。但高精度单轴转台的速率精度和速率平稳性恰恰又是转台的主要技术精度指标，没有高精度的转台，也就无法对陀螺仪表的高精度测试和标定，为此提高转台速率精度和速率平稳性已经是转台设备研究的重要课题。 

从转台的构造来看，轴承摩擦、滑环摩擦和扰动不可避免地会引起转台角速率偏差和速率波动，通常现有的单轴转台都是使用大惯量的旋转主轴来保证速率精度和速率平稳性，此方法虽然能够克服一些速率偏差和速率波动，但无法从控制上解决速率精度和平稳性问题，尤其是在高速率值和低速率值时的速率平稳性差异很大情况，也会造成转台体积大、重量大、功耗高等不利因素。 

发明内容

本发明的目的是针对传统的单轴转台无法从控制上解决速率精度低和平稳性差的问题，提供一种基于惯性器件陀螺仪和加速度计的单轴转台。 

一种基于惯性器件陀螺仪和加速度计的单轴转台，包括圆盘，它还包括液浮陀螺仪和六个加速度计； 

所述液浮陀螺仪位于圆盘的中心，用于测量单轴转台的瞬时角速率； 

所述六个加速度计分别是：第二个测量瞬时向心加速度的加速度计、第二个测量瞬时切向加速度的加速度计、第一个测量瞬时向心加速度的加速度计、第一个测量瞬时切向加速度的加速度计、第三个测量瞬时向心加速度的加速度计和第三个测量瞬时切向加速度的加速度计； 

六个加速度计均安装在圆盘上，且第二个测量瞬时向心加速度的加速度计、第二个测量瞬时切向加速度的加速度计、第一个测量瞬时向心加速度的加速度计、第一个测量瞬时 切向加速度的加速度计、第三个测量瞬时向心加速度的加速度计和第三个测量瞬时切向加速度的加速度计依次沿圆盘圆周的边缘均匀分布，其中：第三个测量瞬时切向加速度的加速度计、第二个测量瞬时切向加速度的加速度计和第一个测量瞬时切向加速度的加速度计用于测量圆盘的瞬时切向加速度； 

其中：第二个测量瞬时向心加速度的加速度计、第一个测量瞬时向心加速度的加速度计和第三个测量瞬时向心加速度的加速度计用于测量瞬时向心加速度。 

一种基于惯性器件陀螺仪和加速度计的单轴转台，它还包括主旋转平台、角编码器、转台控制驱动电机、机电随动机构、转台转动轴和转台基座； 

所述的转台转动轴通过滚珠轴承固定安装在转台基座的平台框架上，主旋转平台用于放置被测器件； 

主旋转平台、机电随动机构、圆盘均固定在转台转动轴上； 

圆盘被固定在转台转动轴上； 

转台控制驱动电机用于驱动转台转动轴转动，角编码器用于测量驱动转台转动轴的平均角速度； 

所述的转台基座上面是圆盘，所述圆盘的中心位置上是液浮陀螺仪，液浮陀螺仪上面是机电随动机构，所述的机电随动机构的上面是转台控制驱动电机，转台控制驱动电机上面是角编码器，角编码器上面是主旋转平台，以上所述各部件均是同轴固定在驱动转台转动轴上。 

一种基于惯性器件陀螺仪和加速度计的单轴转台的控制系统，它包括基于惯性器件陀螺仪和加速度计的单轴转台、转台控制箱和转台控制计算机。 

转台控制箱包括角编码器测量接口、电机驱动接口电路、液浮陀螺仪测量接口、加速度计测量接口和串行或并行通信端口； 

角编码器的平均角速度信号输出端连接转台控制箱的角编码器测量接口输入端，角编码器测量接口的输出端通过串行或并行通信端口与转台控制计算机连接。 

液浮陀螺仪的瞬时角速度信号输出端连接转台控制箱的液浮陀螺仪测量接口的输入端； 

第一个测量瞬时向心加速度的加速度计的瞬时向心加速度的信号输出端、第二个测量瞬时向心加速度的加速度计的瞬时向心加速度的信号输出端和第三个测量瞬时向心加速度的加速度计的瞬时向心加速度的信号输出端分别连接加速度计测量接口三个瞬时向心加速度的信号输入端。