[发明专利]惯性导航仪器的电控旋转平台及位置测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种位置测量装置，具体地说是一种用与惯性导航仪器的电控旋转平台。本发明也涉及一种基于惯性导航仪器的电控旋转平台的位置测量方法。

背景技术

近年来，随着惯性技术的发展，平台式惯性导航仪器逐渐退出舞台，捷联式惯性导航仪器成为惯性导航系统的主流。为消除惯性导航系统的核心器件-陀螺的常值误差，可将系统固连在旋转平台上，通过旋转多个位置进行解算消除陀螺的常值误差，进而实现寻北、捷联导航解算。因此旋转平台成为惯性导航系统的关键技术之一。

根据惯性系统的精度指标要求，旋转平台采用框架式和单端固定旋转式。框架式的旋转平台采用两端支撑方式，旋转定位精度较高，抗冲击能力强，但体积较大，结构过于复杂，成本较高，适用惯性系统精度高的情况。单端固定旋转式平台种类较多，简单的形式采用直流电机驱动，通过一级减速器提高转矩和降低转速，实现平台的旋转。这种转台往往不具有自锁能力，需外加制动器或外加锁定机构，防止工作时发生变化，而为了减少运动回差，对齿轮的加工要求比较高，增加制造成本。对于精度要求较高情况下，往往应用两个直流电机控制转台，一个直流电机控制转台旋转，另一直流电机控制齿盘升降，实现位置的精确性。由于结构较为复杂，不仅考虑配合的精确性，还需考虑高低温状态下，热胀冷缩对传动精度的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既可以实现精确旋转角度定位保持、位置准确测量、自动零点复位、运动平稳控制，同时也可以解决倾斜状态下旋转平台轴向窜动问题的惯性导航仪器的电控旋转平台。本发明的目的还在于提供一种基于本发明的惯性导航仪器的电控旋转平台的位置测量方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的惯性导航仪器的电控旋转平台包括转台下台体10、旋紧螺母9、支撑架12、蜗轮4、蜗杆5、外调整支架7、角接触轴承6、多级旋变8、定位支架13、空心轴3、转台外台体11、联轴器2和步进电机1；转台下台体10与测量载体直接相连，支撑架12、转台外台体11、外调整支架7固连在转台下台体10上，支撑架12与角接触轴承6的外环接触并进行定位，空心轴3与角接触轴承6内环相连，两个旋紧螺母9对两对角接触轴承6内环进行定位，定位支架13与空心轴3进行固连、同时定位多级旋变8的转子，多级旋变8的定子与转台外台体11固连，蜗轮4固连在定位支架13上，蜗杆5通过双端轴承支承与外调整支架7相连，联轴器2将步进电机1输出轴和蜗杆5输入轴连接到一起。

所述多级旋变8为32对级旋转变压器。

基于本发明的惯性导航仪器的电控旋转平台的位置测量方法为：

由惯性导航仪器的电控旋转平台与控制器组合成测量系统，所述控制器包括角度测量电路、电机驱动电路和计算机；首先进行转台的位置检测，控制转台回归初始零位位置；当接收到位置控制命令后，控制器首先进行位置计算，得到粗转位控制所需的步进电机控制步数和速度，控制器按照得到的结果，输出控制脉冲给电机驱动电路，驱动步进电机运转；当粗转位的位置与目标位置位置误差达到1°以内时，开始进行精转位控制，在精转位控制过程中，首先通过多级旋变检测转台的当前精确位置，根据当前与目标位置的位置差，计算精确地细分电路控制脉冲数和速度，控制器输出控制脉冲，经细分电路细分后，控制信号通过电机驱动电路控制步进电机旋转，实现位置的精确控制。

为了满足惯性系统对旋转平台的要求，即要求运动的可靠性和定位精确性，也要求转台位置的保持性，同时具有经济性。由于蜗轮蜗杆传动机构具有自锁能力，同时步进电机也具有位置保持性，因此采用步进电机与蜗轮蜗杆传动机构的组合方案可保证位置的保持性，且具有很强的实用性和可靠性。为了保证转台的位置精确性，采用多级旋变作为角度反馈。为抑制倾斜状态下和出现较大冲击时出现的轴向窜动，采用轴向预紧的方法，抑制轴向窜动。定位准确、工作可靠的多功能电控旋转平台保证惯性系统工作性能，该技术的发展对推动惯性导航技术的发展有着至关重要的作用。

本发明提供了一个单轴精确旋转定位技术与准确位置测量技术进行有机结合得仪器，该仪器既可以实现精确旋转角度定位保持、位置准确测量、自动零点复位、运动平稳控制，同时也可以解决倾斜状态下旋转平台轴向窜动的问题。现将各部分功能说明如下：

1 精确旋转角度定位保持