[发明专利]三轴气浮仿真实验平台的质心测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及三轴气浮仿真实验平台的质心测量方法，属于物理仿真领域。

背景技术

随着人们对外太空的探索，将研制的卫星置于气浮仿真平台进行仿真测试，以此降低研究成本，提高卫星执行任务的成功率，已经成为研制发射卫星的必要步骤。三轴仿真实验平台主要用于模拟飞行器等设备在某种环境下的姿态运动。控制技术和计算机技术的发展，以及新型材料的开发运用，使得三轴气浮仿真实验平台体积变小，刚度加大，承载能力更高。此外科学技术的进步还使得三轴气浮仿真实验平台的控制精度以及位资精度都有了极大的提高。因此，三轴气浮仿真实验平台将不再仅限于空间飞行器的实验模拟，也逐渐适用于其他各种方向，如航海时的模拟训练以及某些高精度，高成本的实验设备在投入使用之前的仿真测试。

在三轴气浮仿真实验平台中工作台是气浮台的本体，它用来安装姿态控制系统的测试部件。由于卫星在空间飞行时所须的驱动力矩很小，所以在进行地面模拟试验时，必须将干扰力矩控制到很小的数值。当各项干扰力矩控制到规定数值后，工作台便可浮在球轴承上在任意姿态角达随迁平衡，以实现稳定，此时卫星就像飘浮在空间飞行轨道上一样，再通过遥测、遥控装置，姿控系统就可在模拟台上进行各种试验了。传统人工调平费时费力，且往往达不到良好的调节效果。通过此调平机构，使旋转中心与整体质心重合，研制出的工作台具有很高的平衡精度，以满足地面仿真实验的使用要求。

中国专利《一种三维姿态角的测量方法和系统》，其公开号为CN102135421A，公开日为2011年10月12日，该专利提出了通过分析两路平行光线经孔光阑在图像传感器上形成的光斑，求解出平台三维空间的运动信息的方案。但是上述装置未考虑仿真实验时实验环境可能不够理想化，如灰尘，线缆等对光线的遮挡以及机械台体的震动带动光线的震荡，都会影响测量的准确性。

中国专利《一种适用于光纤陀螺观测系统的质心测量装置》，其公开号为CN201138270，公开日为2009年1月14日，该专利用于测量陀螺敏感轴上的速度。然而光纤陀螺属于电子陀螺，无转动部分，易受电磁干扰，使用场合受限制。其漂移非常大，在实际应用中，如果用于精确的导航、制导，需要进行非常复杂的解算和补偿。

中国专利《一种只用单个电子水平仪的质心调节装置》，其公开号为CN101900627A，公开日为2011年9月14日，该专利虽然可以直接得到一个平面即X、Y平面上的姿态角信息，但是在调节Z向时其方法采用了电机带动质量块上升，直至电子水平仪输出非零信号，即三轴气浮台台面处于临界状态。此种临界状态较难判断，需要丰富的工程经验，最后偏差较大，并且在Z向调解过程中难以求解质心具体位置。

发明内容

本发明目的是为了解决现有测量气浮台质心技术存在的问题，提供了一种三轴气浮仿真实验平台的质心测量方法。

本发明所述三轴气浮仿真实验平台的质心测量方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、采用双轴倾斜角传感器测量三轴气浮仿真实验平台的X轴角度信息和Y轴角度信息，进而获取X轴角速度ω_x和Y轴角速度ω_y；

采用角加速度传感器测量三轴气浮仿真实验平台的Z轴旋转角的角加速度，进而获取Z轴角速度ω_z；

步骤二、根据步骤一获取的X轴角速度ω_x、Y轴角速度ω_y和Z轴角速度ω_z列出三轴气浮仿真实验平台的运动学方程：