[发明专利]三轴气浮台质心调平衡方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及刚体动力学和姿态控制，具体地，涉及一种三轴气浮台快速高精度质心调平衡方法及装置。

背景技术

三轴气浮台主要用于模拟零重力、无摩擦的太空环境，实现三轴自由转动，广泛用于航天器的地面全物理仿真试验。为了保证地面仿真试验的有效性，需要保证三轴气浮台的干扰力矩满足任务仿真试验要求。

三轴气浮台的承重部件为气浮球轴承以及仪表平台，气浮球和气浮球窝之间的气膜承载了仪表平台及模拟件的质量，同时保证了气浮球的三轴低摩擦转动。当三轴气浮台的质心和气浮球的球心不重合时，将会产生重力干扰力矩。因此，需要研究一种高精度快速质心调平衡方法，减小三轴气浮台质心和气浮球心的偏量，消除重力干扰力矩影响。

目前关于三轴气浮台质心调平衡的有效方法很少。使用较多的质心调平衡方法是复摆周期法，当气浮台周期较长时试验结果表明其通过陀螺等敏感器件测量的周期量精度不高，满足不了高精度调平衡需求。经文献检索，申请号为200610009797.7，名称为气浮转台外加载荷质心调整装置的发明中，通过调整安装在气浮台上的螺栓螺母机构调整转台的质心，该发明只给出一种调整装置，没有涉及具体调平衡方法。

李延斌、包钢在“三自由度气浮台自动平衡系统动力学建模”(见《中国惯性技术学报》，2005年，13卷第5期，页码83-87)论文中从理论上给出了三轴气浮台自动平衡装置，也没有给出具体的实施方案，难以工程应用。

申请号为200910071536.1，名称为三轴气浮台平衡方法及其装置的发明中，明确说明只适用于三轴气浮台质心水平方向的调整，不适用于垂直方向调整的情况，而大型三轴气浮台的竖直方向的不平衡量在台体姿态控制时也存有较大的分量影响，该发明提出的方案难以满足三轴气浮台全物理仿真试验需求。

本发明提出的基于激光跟踪仪、激光陀螺和飞轮的高精度质心调平衡方法，不依赖于三轴气浮台的质量特性，通过飞轮的转速反馈评估三轴气浮台的重力干扰力矩，进而对偏心量进行补偿，能够快速实现大型三轴气浮台高精度的质心调平衡。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种三轴气浮台质心调平衡方法。本发明提出的基于激光跟踪仪、激光陀螺和飞轮的质心调平衡方法，不依赖于三轴气浮台的质量特性，通过飞轮的转速反馈评估三轴气浮台的重力干扰力矩，进而对偏心量进行补偿，能够快速实现大型三轴气浮台高精度的质心调平衡。

根据本发明的一个方面提供的一种三轴气浮台质心调平衡方法，包括如下步骤：

步骤1：利用激光跟踪仪获得的三维测角值和激光陀螺获得的角速度变化周期，进行三轴气浮台质心的预调平；

步骤2：将三轴气浮台处于水平状态进行飞轮轮控，根据飞轮的轮控转速输出值进行水平方向精调平；

步骤3：将三轴气浮台倾斜偏置角度根据飞轮的轮控转速输出值进行竖直方向精调平。

优选地，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：对三轴气浮台进行竖直方向预调平，具体为，让三轴气浮台进行自由摆动，通过激光陀螺获取三轴气浮台的三轴角速度变化周期，并根据三轴角速度变化周期得出三轴气浮台绕X轴和Y轴的摆动周期，

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