[发明专利]一种三轴稳定平台系统框架自解锁方法及系统

摘要

本发明公开了一种三轴稳定平台系统框架自解锁方法及系统，以正交安装于平台台体的3个陀螺仪输出角速率等3个变量作为解耦环节的输入信息，通过信息融合后输出3个分别作用到台体轴、内环轴和外环轴的轴端力矩电机。本发明首次给出了三轴平台在“框架锁定”时的解锁方法，以及解锁后的框架角，实现了平台台体相对于惯性空间的稳定。本发明给出了在奇异点处的框架角稳态值，确保了系统仍然稳定而不发散，该方法实现了三轴平台在“框架锁定”时的快速解耦和框架状态切换，可有效隔离载体的角运动，提高了平台台体相对惯性空间稳定的全姿态适应能力。

主权项

1.一种三轴惯性稳定平台系统框架自解锁方法，其特征在于：基于三轴惯性稳定平台系统实现，所述稳定平台系统包括基座、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、外框架本体坐标系Xp2Yp2Zp2、内框架本体坐标系Xp1Yp1Zp1和台体本体坐标系XpYpZp；四个坐标系的原点重合，并且：台体本体坐标系的Zp轴与内框架本体坐标系的Zp1轴重合，外框架本体坐标系的Yp2轴与内框架本体坐标系的Yp1轴重合，基座本体坐标系的X1轴与外框架本体坐标系的Xp2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，基座绕外框架本体坐标系的Xp2轴转动，外框架绕内框架本体坐标系的Yp1轴转动，内框架绕台体本体坐标系的Zp轴转动；所述三轴惯性稳定平台系统框架自解锁方法实现步骤如下：(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)测量得到三轴惯性稳定平台系统内部相对转动的角度，包括：基座绕外框架本体坐标系的Xp2轴转动的角度βxk，外框架绕内框架本体坐标系的Yp1轴转动的角度βyk，内框架绕台体本体坐标系的Zp轴转动的角度βzk；(3)采用解耦计算公式计算台体、内框架和外框架的合成转动角速度；(4)采用步骤(3)解耦计算公式，得到平台三个框架角角速度确定方程；(5)根据平台三个框架角角速度确定方程、三个框架角度和台体上安装的陀螺仪测量的角速度，对框架自解锁条件进行判断，如下1)在βyk≠90°且βyk≠‑90°时，平台内框架和外框架不在一个平面内，不需要框架自解锁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，平台内框架和外框架在一个平面内，不需要框架自解锁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，平台内框架和外框架在一个平面内，需要框架自解锁才能使平台台体相对惯性空间稳定；(6)在需要框架自解锁才能使平台台体相对惯性空间稳定时，由外框架带动内框架相对台体快速发生转动，实现框架自解锁以保证平台台体相对惯性空间仍然稳定。