[发明专利]惯性稳定平台

说明书

本发明涉及惯性稳定装置技术领域，提供了一种惯性稳定平台及其控制方法。该平台及其方法通过将惯性测量单元的X轴和X’轴均与所述俯仰框的旋转轴心平行，Y轴和Y’轴均与所述横滚框的旋转轴心平行，Z轴和Z’轴均与所述俯仰框的旋转轴心和所述横滚框的旋转轴心垂直，以此来测量载体运动的姿态角度及其角速率，再将现有惯性稳定平台中的伺服电机替换为步进电机和旋转编码器，通过两个步进电机来控制俯仰框和横滚框的转动，两步进电机通过各种的旋转编码器来控制监测其旋转角度，以构成一种闭环调平系统，控制简单，成本较低。

技术领域

本发明涉及惯性稳定装置技术领域，更具体的是涉及一种惯性稳定平台及其控制方法。

背景技术

惯性稳定平台装置可以在动态下隔离载体扰动，装置内部平台可以始终保持水平，保证平台上的光学、雷达等测试测量设备的测量精度不受影响，在航空航天、工业控制、移动测量、勘探勘测等领域具有十分广泛的应用前景。

当前稳定平台主要有机械式和电动式两种。机械式稳定平台，采用重力原理，完全依靠机械结构的平衡特性使平台一直稳定在水平状态。这种稳定平台的特点是结构简单，不需要电机、控制器等电气件，成本相对较低；但是纯粹依靠机械稳定，响应慢、稳定精度低也是致命缺点。电动式主要依靠高精度倾角传感器采集姿态变化，通过姿态解算后，控制电机将平台稳定在水平状态下。传统电动式只采用加速度计作为倾角传感器采集姿态变化，在高动态下倾角传感器只能反映出姿态角度，而且响应时间不是很及时。而且控制电机一般采用伺服电机，控制比较复杂，而且成本较高。

发明内容

本发明要解决的是现有的惯性稳定平台控制复杂、成本较高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种惯性稳定平台，该平台包括控制器和连接在载体上的俯仰支架，所述俯仰支架上转动连接有俯仰框，所述俯仰框在第一步进电机的带动下相对于所述俯仰支架转动；所述俯仰框上转动连接有横滚框，所述横滚框在第二步进电机的带动下相对于所述俯仰框转动，所述横滚框上形成有安装平台，其中，所述俯仰框的旋转轴心和所述横滚框的旋转轴心相对垂直、且均平行于所述载体与所述俯仰支架的连接面；所述俯仰支架上设有惯性测量单元，所述惯性测量单元包括具有X、Y和Z三个单轴的加速计以及具有X’、Y’和Z’三个单轴的陀螺，其中的X轴和X’轴均与所述俯仰框的旋转轴心平行，Y轴和Y’轴均与所述横滚框的旋转轴心平行，Z 轴和Z’轴均与所述俯仰框的旋转轴心和所述横滚框的旋转轴心垂直；所述第一步进电机上设有用于监测其转动角度的第一旋转编码器，所述第二步进电机上设有用于监测其旋转角度的第二旋转编码器；所述控制器分别与所述惯性测量单元、第一步进电机、第二步进电机、第一旋转编码器和第二旋转编码器连接，用于根据所述惯性测量单元、第一旋转编码器和第二旋转编码器所反馈的信息控制所述第一步进电机和第二步进电机的转动角度及转动速度。

优选的，该平台还包括设置在第一步进电机上的第一霍尔开关和设置在第二步进电机上的第二霍尔开关；所述第一旋转编码器和第二旋转编码器均为增量型旋转编码器；所述第一步进电机上设有随其输出轴一同转动的第一感应点，所述第一霍尔开关设置在所述第一感应点的旋转路径上，用于通过与所述第一感应点的感应配合确定所述第一旋转编码器的光电码盘的初始零位；所述第二步进电机上设有随其输出轴一同转动的第二感应点，所述第二霍尔开关设置在所述第二感应点的旋转路径上，用于通过与所述第二感应点的感应配合确定所述第二旋转编码器的光电码盘的初始零位。

本发明还提供了一种惯性稳定平台的控制方法，该方法包括以下步骤：

S1、平台上电初始化，确定载体的初始零位；

S2、平台调平操作启动；

S3、通过惯性测量单元获取载体在当前状态下的姿态角度及其角速率；

S4、控制器根据载体的姿态角度与载体的初始零位的差值，确定第一步进电机和第二步进电机需要转动的角度；