[发明专利]一种五轴惯性稳定平台系统外框架锁零方法

摘要

本发明提供了一种五轴惯性稳定平台系统外框架锁零方法，以正交安装于平台台体的3个陀螺仪输出角速率内框架角速度和外框架角速度等5个变量作为解耦环节的输入信息，通过信息融合后输出5个分别作用到台体轴、内环轴、外环轴、内随动框架轴和外随动框架轴的轴端力矩电机。本发明首次给出了五轴平台在内随动框架角为90°时的外框架锁零方法，以及各框架角在稳定时的值，实现了平台台体相对于惯性空间的稳定。

主权项

1.一种五轴惯性稳定平台系统外框架锁零方法，其特征在于：基于五轴惯性稳定平台系统实现，所述稳定平台系统包括基座、外随动框架、内随动框架、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、外随动框架坐标系X_p4Y_p4Z_p4、内随动框架坐标系X_p3Y_p3Z_p3、外框架本体坐标系X_p2Y_p2Z_p2、内框架本体坐标系X_p1Y_p1Z_p1和台体本体坐标系X_pY_pZ_p；所述六个坐标系的原点重合，并且：台体本体坐标系的Z_p轴与内框架本体坐标系的Z_p1轴重合，外框架的本体坐标系的Y_p2轴与内框架本体坐标系的Y_p1轴重合，内随动框架本体坐标系的X_p3轴与外框架本体坐标系的X_p2轴重合，外随动框架本体坐标系的Y_p4轴与内随动框架本体坐标系的Y_p4轴重合，基座本体坐标系的X₁轴与外随动框架本体坐标系的X_p4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，基座绕外随动框架本体坐标系的X_p4轴转动，外随动框架绕内随动框架本体坐标系的Y_p3轴转动，内随动框架绕外框架本体坐标系的X_p2轴转动，外框架绕内框架本体坐标系的Y_p1轴转动，内框架绕台体本体坐标系的Z_p轴转动；所述五轴惯性稳定平台系统内框架锁零方法实现步骤如下：(1)、根据台体上安装的陀螺仪输出的角速度，得到台体在X_p轴、Y_p轴和Z_p轴上的角速度分量(2)、测量得到五轴惯性稳定平台系统内部相对转动的角度和角速度，包括：基座绕外随动框架本体坐标系的X_p4轴转动的角度β_xk′和角速度外随动框架绕内随动框架本体坐标系的Y_p3轴转动的角度β_yk′和角速度内随动框架绕外框架本体坐标系的X_p2轴转动的角度β_xk和角速度外框架绕内框架本体坐标系的Y_p1轴转动的角度β_yk和角速度内框架绕台体本体坐标系的Z_p轴转动的角度β_zk和角速度(3)采用解耦计算公式计算台体、内框架、外框架、内随动框架和外随动框架的转动角速度；(4)采用步骤(3)的解耦计算公式，得到平台五个框架角的角速度确定方程，如下：其中，式中，基座本体坐标系下平台基座的角速度为(5)根据步骤(4)平台五个框架角的角速度确定方程、步骤(2)的五个框架转动的角度和台体上安装的陀螺仪测量的角速度，对外框架锁零条件进行判断，如下：1)、在β_yk′≠90°且β_yk′≠‑90°时，平台外框架角速度为0，不需要对外框架锁零使平台台体相对惯性空间稳定；2)、在β_yk′＝90°或β_yk′＝‑90°，以及基座角速度时，不需要对外框架锁零使平台台体相对惯性空间稳定；3)、在β_yk′＝90°或β_yk′＝‑90°，当中有一个为非零时，需要对外框架锁零才能使平台台体相对惯性空间稳定；(6)在需要对外框架锁零才能使平台台体相对惯性空间稳定时，外随动框架带动内随动框架、外框架和内框架一起相对台体快速发生转动，转动前后外框架角β_xk恒为零，保证平台台体相对惯性空间仍然稳定。