[发明专利]一种基于磁悬浮控制敏感陀螺平行构型的角运动测量方法

摘要

本发明涉及一种基于磁悬浮控制敏感陀螺平行构型的角运动测量方法。利用陀螺转子径向所受合外力矩得到航天器姿态角速率的解析关系式，在不忽略由航天器角运动引起的惯性耦合项和交叉耦合项的情况下，通过平行构型中两个陀螺的信息融合运算，消掉惯性耦合项和交叉耦合项，从而联合得到航天器两轴的角速率解析表达式。由于保留了惯性耦合项和交叉耦合项，其测量精度仅取决于陀螺误差和构型安装误差，并不会随着航天器动态范围的增大而降低。该发明有效克服了传统姿态角速率测量方法中测量精度与动态范围之间的突出矛盾。本发明属于惯性导航技术领域，可应用于航天器姿态角速率的高精度高带宽测量。

主权项

1.一种基于磁悬浮控制敏感陀螺平行构型的角运动测量方法，其特征在于：在不忽略陀螺转子的惯性耦合项和交叉耦合项的前提下，通过平行构型中2个陀螺的信息融合运算，可以高精度地测量航天器两轴的姿态角速率，具体包括以下步骤：(1)建立在轨陀螺转子的动力学模型在轨第n个陀螺转子的径向力矩可表示为其中，n＝1,2；分别代表陀螺参考坐标系相对惯性空间的角速率；分别代表陀螺参考坐标系相对惯性空间的角加速度；I_r，I_z分别代表陀螺转子径向和轴向的转动惯量；Ω代表陀螺转子旋转角速度；代表第n个陀螺转子绕定子坐标系OX_fY_fZ_f中OX_f，OY_f轴的偏转角速度；代表第n个陀螺转子绕定子坐标系OX_fY_fZ_f中OX_f，OY_f轴的偏转角加速度；i_αn，i_βn代表第n个陀螺力矩器线圈驱动转子绕OX_f，OY_f轴偏转的电流；k_x和k_y分别表示陀螺力矩器在OX_f，OY_f轴上的力矩系数；(2)定义陀螺敏感力矩变量和其中，可通过对测量得到的陀螺转子位移进行一次或两次不完全微分得到；(3)求解航天器两轴姿态角速率其中，定义为敏感力矩。