[发明专利]基于经验模态法的三轴气浮台质心智能调节方法

说明书

技术领域

本发明属于地面全物理仿真领域，具体涉及一种三自由度气浮仿真实验平台系统质心的调节方法。

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，使得仿真平台体积变小，刚度加大，承载能力更高。此外科学技术的进步还使得仿真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。

在气浮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。

公开号为CN1818601A的中国专利中提出了一种气浮转台外加载荷质心调节装置。其在保持载物平台X-Y平面的水平动态平衡时，再进一步手动调整安装在Z轴方向的扁圆柱型螺母上下移动，使质心与旋转中心重合。但是上述装置在进行质心调整时为人工操作，必然会引入较大误差。

公开号为CN103292130A的中国专利中提出了一种应用线阵CCD测量载物平台质心的方案。但是此装置使用范围较为局限，在较为恶劣的条件下影响光纤测量效果，另外各CCD线阵图像获取时间较长，测量效率较低；由于扫描运动及相应的位置反馈环节的存在，增加了系统复杂性和成本。另外图像精度可能受扫描运动精度的影响而降低，最终影响测量精度。

另外文献《三自由度气浮台自动平衡系统动力学建模》中所述，当今通常采用转台的动力学及运动学方程来描述台体运动信息，继而求解平台质心以便后续调平。然而在调节过程中台体会产生振荡，角度、角速度传感器测得的数据会有较大噪声，对控制系统输出何种指令会造成一定干扰，致使系统难以稳定。

发明内容

本发明是为了解决现有气浮台质心信调节方法的调节精度低，稳定性差的问题，提出了一种基于经验模态法的三轴气浮台质心智能调节方法。

本发明所述基于经验模态法的三轴气浮台质心智能调节方法，该方法的具体步骤为：

采用三组质心调节机构对三轴气浮台质心进行调节，每组质心调节机构包括电机和质量块，电机用于带动质量块移动，三组质心调节机构均布并安装在三轴气浮台载物平台上，且每组质心调节机构均能够上下移动；

步骤一、采用电子倾角仪测量三轴气浮台载物平台的X轴方向的角度信息x(t)，执行步骤二；其中，t为时间；

步骤一二、采用电子倾角仪测量三轴气浮台载物平台的Y轴方向的角度信息y(t)，执行步骤二二；

步骤一三、采用角加速度传感器测量三轴气浮台载物平台Z轴方向角度信息，并对Z轴方向角加速度信息进行二次积分，获得Z轴方向的角度信息z(t)；执行步骤二三；

步骤二、采用经验模态法对X轴方向的角度信息x(t)进行提取，获得三轴气浮台载物平台x轴方向的震荡周期c_xn(t)；执行步骤三；其中，n为正整数；

步骤二二、采用经验模态法对Y轴方向的角度信息y(t)进行提取，获得三轴气浮台载物平台y轴方向的震荡周期c_yn(t)；执行步骤三；

步骤二三、采用经验模态法对Z轴方向的角度信息z(t)进行提取，获得三轴气浮台载物平台z轴方向的震荡周期c_zn(t)；执行步骤三；

步骤三、判断三轴气浮台载物平台X轴方向的震荡周期c_xn(t)，y轴方向的震荡周期c_yn(t)，是否均达到震荡周期阈值A，如是则执行步骤四；

若三轴气浮台载物平台的X轴方向的震荡周期c_xn(t)未达到震荡周期阈值A,则执行步骤五；

若三轴气浮台载物平台的Y轴方向的震荡周期c_yn(t)未达到震荡周期阈值A,则执行步骤六；