[发明专利]一种三轴气浮台调平系统及方法

权利要求书

1.一种三轴气浮台调平系统，其特征在于，包含三轴气浮台、第一至第三飞轮模块、第一至第三砝码平衡模块、第一至第四喷气模块、陀螺、倾角传感器和控制模块；

所述第一至第三飞轮模块呈两两正交设置在所述三轴气浮台上，分别用于调整所述三轴气浮台在以旋转中心为原点的X轴、Y轴、Z轴的姿态；

所述第一至第三砝码平衡模块呈两两正交设置在所述三轴气浮台上，分别用于调整所述三轴气浮台在以旋转中心为原点的X轴、Y轴、Z轴的平衡；

所述第一至第四喷气模块对应设置在所述三轴气浮台的边缘上的正X轴、负X轴、正Y轴和负Y轴，分别用于卸载所述第一至第三飞轮模块；

所述陀螺用于测量所述三轴气浮台在以旋转中心为原点的X轴、Y轴、Z轴方向的角速度；

所述倾角传感器用于测量所述三轴气浮台在以旋转中心为原点的X轴、Y轴、Z轴方向的倾角；

所述控制模块用于根据陀螺和倾角传感器的测量结果控制第一至第三飞轮模块、第一至第三砝码平衡模块以及第一至第四喷气模块工作。

2.根据权利要求1所述的三轴气浮台调平系统，其特征在于，所述砝码平衡模块包含滑轨、滑块、丝杠、质量块、减速装置和电机；

所述滑块上设有与所述丝杠相配合的螺母，由丝杠旋转控制其在所述滑轨上滑动；

所述质量块设置在所述滑块上；

所述电机的输出端通过减速装置和所述丝杠相连，用于控制所述丝杠正向或反向转动。

3.根据权利要求1所述的三轴气浮台调平系统，其特征在于，所述第一至第四喷气模块均包含第一至第四喷气单元；

所述第一至第二喷气模块中的第一喷气单元、第二喷气单元沿Y轴设置，喷气方向分别为正Y轴、负Y轴；第三喷气单元、第四喷气单元沿Z轴设置，喷气方向分别为正Z轴、负Z轴；

所述第三至第四喷气模块中的第一喷气单元、第二喷气单元沿X轴设置，喷气方向分别为正X轴、负X轴；第三喷气单元、第四喷气单元沿Z轴设置，喷气方向分别为正Z轴、负Z轴。

4.基于权利要求1所述的三轴气浮台调平系统的调平方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤1），将三轴气浮台水平静止；

步骤2），释放三轴气浮台，测量出此时三轴气浮台绕X，Y轴的角加速度；

步骤3），根据三轴气浮台台面惯量和飞轮模块飞轮惯量的比值以及步骤2）中测量出的角加速度计算出第一飞轮模块、第二飞轮模块进行加速转动的加速度；

步骤4），控制第一飞轮模块、第二飞轮模块朝三轴气浮台台体绕X，Y轴转动相同的方向加速转动；

步骤5），当第一飞轮模块或第二飞轮模块的转速超过预设的转速阈值时，控制其对应的喷气模块产生与其力矩方向相同的力矩，以卸载该飞轮模块，确保当前的三轴气浮台保持水平姿态不变；

步骤6），测量出第一飞轮模块、第二飞轮模块产生的力矩大小以及方向，并根据测量的结果调节第一砝码平衡模块和第二砝码平和模块中砝码的位置，使得第一飞轮模块、第二飞轮模块不再产生角加速度；

步骤7），控制第一至第四喷气模块对第一至第三飞轮模块进行卸载；

步骤8），控制第一飞轮模块，第二飞轮模块中的任意一组飞轮模块以预设的加速度进行转动，使三轴气浮台台面倾斜；

步骤9），测出三轴气浮台台面的角加速度；

步骤10），根据步骤9）中测得的台面的角加速度与预设的角加速度阈值之间的差值调节第三砝码平衡模块中砝码的位置，使得气浮台可以在各个飞轮模块停转或者匀速运转时以任意姿态平衡。