[发明专利]一种惯性平台快速转动控制方法

说明书

技术领域

本发明提供一种将惯性平台台体转到规定角位置的快速转动控制方法，属于惯性导航领域。

背景技术

惯性平台台体安装在其壳体内的环架系统中。惯性平台系统利用陀螺仪敏感平台台体在空间的角运动，以陀螺敏感到的台体角运动为依据通过稳定回路将平台台体控制在相对惯性空间没有角运动的状态，为安装在台体上的加速度计提供稳定的空间方向基准（导航坐标系）。台体上的加速度计敏感载体在导航坐标系内的线加速度，对其进行积分得到载体在导航坐标系内的速度和位置，从而实现导航功能。

惯性平台通电启动之初，台体的角位置处于随机状态。进入正常工作前，需要将台体转到与导航坐标系重合的角位置。此外，平台多位置自标定过程也需要将台体转到规定的各个角位置。因此，转位是惯性平台必备的功能。转位过程分为快速转位、粗锁定和精锁定三个阶段。常用的快速转位过程如下：首先对输入轴与台体轴平行的陀螺加矩，使台体绕台体轴转动到角度为0°的状态；然后同时对另外两个陀螺加矩使台体转到两外两个框架角为目标框架角的位置；最后对输入轴与台体轴平行的陀螺加矩，使台体轴转动到规定的角位置。以图1所示的三轴平台为例。假设台体初始状态下的框架角：θ_x=150°，θ_y=30°，θ_z=60°。目标框架角为：θ_xd=0°，θ_yd=0°，θ_zd=-160°。则常用快速转位算法流程为：台体绕z_p轴转-60°→台体绕x_p和y_p轴分别同时转动-150°和-30°→台体绕z_p轴转-160°。上述转位过程简单直观，但存在以下两个缺点：台体轴和两外两轴的转动不能同时执行，转动过程分为三个阶段串行执行；台体轴必须首先转到0°，最后再由0°转到目标角位置。上述两个缺点导致转位过程存在时间的浪费。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种惯性平台快速转动控制方法，本发明通过计算当前框架角和目标框架角位置之间的等效旋转矢量，并根据等效旋转矢量控制平台各陀螺进行转动，解决了平台多个轴同时转动的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种惯性平台快速转动控制方法，包括步骤如下：

(1)采集当前框架角为θ_x、θ_y和θ_z；

(2)根据如下公式计算惯性平台由当前框架角转到目标框架角的四元数