[发明专利]一种宽频惯性基准稳定平台的谐振点测试系统

说明书

本发明公开了一种宽频惯性基准稳定平台的谐振点测试系统，其特征在于，包括：信号发生器、数据采集卡、DSP、音圈电机驱动器、激光位移传感器、激光位移传感器控制器、PC、稳定平台系统；稳定平台系统包括MHD角速度传感器、MEMS陀螺仪、激光载荷、柔性支撑结构、稳定平台、基座、线位移传感器、音圈电机；该系统能够对音圈电机在高频激励信号作用下的非线性迟滞特性进行在线补偿，完成对宽频惯性基准稳定平台各阶谐振点的测试，为柔性支撑结构的设计和控制系统的设计提供依据。

技术领域

本发明涉及航空航天激光通信系统测试领域，具体为一种宽频惯性基准稳定平台的谐振点测试系统，可用于惯性基准稳定平台谐振点的测试，特别适用于宽频惯性基准稳定平台的各阶谐振点测试。

背景技术

宽频惯性基准稳定平台是由惯性传感器等组成的姿态测量系统，可以为有效载荷实现目标精确定位与跟踪提供精确的载体坐标系。在激光通信领域，当有效载荷搭载于移动载体，且目标也处于动态环境中时，宽频惯性基准稳定平台能够在隔离载体振动的同时，完成对载荷姿态指令的快速响应，保证载荷视轴的指向精度。为有效隔离空间微角振动的影响，应用于航空航天领域的宽频惯性基准稳定平台所能隔离的角振动范围一般要大于300Hz。

为了实现宽频惯性基准稳定平台的宽频带，一般选用柔性支撑结构作为稳定平台的支撑结构，使得系统在工作方向上的谐振频率远小于工作带宽，非工作方向上的谐振频率远大于工作带宽，降低稳定平台对工作方向驱动力的要求，一般采用音圈电机作为驱动单元即可满足驱动力要求。

宽频惯性基准稳定平台的各阶谐振频率分布是影响稳定平台性能的关键因素，为保证稳定平台在闭环带宽范围内稳定工作，所设计的控制系统应能精确补偿系统的一阶谐振点，同时保证闭环带宽小于2～3倍的系统高阶谐振点，也即控制系统的设计受限于稳定平台系统各阶谐振点的分布。而稳定平台系统的各阶谐振点分布主要受柔性支撑结构的影响，且柔性支撑结构在设计过程中采用的静刚度公式在非工作方向上理论刚度与实际刚度之间存在较大偏差，导致系统高阶谐振点的理论值与实际值之间会有较大偏差。因此，为保证系统的实际高阶谐振频率点能满足系统的闭环带宽要求，需要对宽频惯性基准稳定平台的各阶谐振点进行测试，将测试的谐振点分布作为柔性支撑结构设计修正与控制系统设计的依据，保证稳定平台系统在宽频带范围内稳定工作。

现有的谐振点测试系统多是在开环条件下，通过扫频输入得到系统的谐振点，采用这种方法测试宽频惯性基准稳定平台系统时，由于音圈电机在高频输入电压作用下，其输入电压与输出位移之间会呈现复杂的非线性迟滞关系，导致音圈电机出现抖动，难以对稳定平台进行高阶谐振点的开环测试。因此谐振点测试系统的设计关键在于补偿音圈电机的复杂非线性。

实用新型专利CN201611867U中提到了一种直线音圈电机非线性特性的智能补偿控制系统，这种补偿方式在学习过程中除需要进行神经网络自身权值修正外还需要间接修正迟滞模型参数，效率较低。2013年权利敏在硕士论文提到的对音圈电机的迟滞模型进行建模，为一种离线辨识算法，当输入信号频率变化时需要采集数据样本进行重新学习，自适应能力弱。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种宽频惯性基准稳定平台的谐振点测试系统，该系统能够对音圈电机在高频激励信号作用下的非线性迟滞特性进行在线补偿，完成对宽频惯性基准稳定平台各阶谐振点的测试，为柔性支撑结构的设计和控制系统的设计提供依据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种宽频惯性基准稳定平台的谐振点测试系统，其特征在于，包括：信号发生器、数据采集卡、DSP、音圈电机驱动器、激光位移传感器、激光位移传感器控制器、PC、稳定平台系统；所述稳定平台系统包括MHD角速度传感器、MEMS陀螺仪、激光载荷、柔性支撑结构、稳定平台、基座、线位移传感器、音圈电机；