[发明专利]一种三轴气浮台大角度姿态角测量装置及方法

说明书

本发明提供了一种三轴气浮台大角度姿态角测量装置及方法，属于高精度姿态控制及测量技术领域。本发明在三轴气浮台系统外侧安装一个三轴机械电动跟踪转台，并分别在三轴机械电动跟踪转台上安装电涡流位移传感器及在三轴气浮台仪表平台内侧上安装金属块，当三轴气浮台运动后控制三轴机械电动跟踪转台实时跟踪使得电涡流位移传感器测量值l不变，通过读取三轴机械电动跟踪转台运动的角度值得到三轴气浮台姿态角大小，还分析了三轴气浮台姿态角误差与相关参数的数值关系。本发明装置具有测量精度高，不占用仪表平台空间，可实现实时测量、跟踪快、360°全回转测量等优点。

技术领域

本发明涉及一种三轴气浮台大角度姿态角测量装置及方法，属于高精度姿态控制及测量技术领域。

背景技术

随着卫星型号载荷对平台功能要求越来越高，姿轨控分系统作为卫星重要的分系统，承载着整星成败的关键任务，很多型号都要求开展全物理试验，验证相应的功能型号。三轴气浮台作为地面飞行器全物理仿真试验的核心设备，其气浮时摩擦力矩小，可以模拟卫星在轨时特殊的力学环境。其中三轴气浮台姿态测量装置是三轴气浮台的关键设备，用来实现三轴气浮台的姿态角的实时测量和解算。

传统的三轴气浮台大角度姿态角测量装置采用光纤陀螺组合或激光跟踪仪方案。光纤陀螺组合是通过测量三轴气浮台的速度后进行积分得到角位置信息，陀螺长时间工作存在漂移的问题使得测量精度不满足技术指标要求，以及陀螺占用仪表平台空间大等缺点；利用激光跟踪仪测量三轴气浮台姿态角的方法是将光学靶球放在三轴气浮台上，通过台下的激光跟踪仪跟踪光学靶球得到不同位置坐标推算出三轴气浮台姿态角信息，如实现全回转跟踪需要两台或三台激光跟踪仪，增加项目成本，此方法还有跟踪速度慢及跟踪角度小等问题。本发明提出的这种三轴气浮台大角度姿态角测量装置具有测量精度高、不占用仪表平台空间、可实现实时测量、跟踪快、360°全回转测量等优点。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种三轴气浮台大角度姿态角测量装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种三轴气浮台大角度姿态角测量装置，包括：三轴气浮台、三轴机械电动跟踪转台、电涡流位移传感器和金属块；

其中，三轴机械电动跟踪转台安装在三轴气浮台的外侧，三轴机械电动跟踪转台上安装有电涡流位移传感器，三轴气浮台的仪表平台内侧安装有金属块，三轴气浮台回转中心、三轴机械电动跟踪转台回转中心、电涡流位移传感器安装位置在一条直线，三轴机械电动跟踪转台与三轴气浮台各个对应的旋转轴平行；

所述三轴气浮台由三轴气浮台基座、三轴气浮台立柱、三轴气浮台气浮球轴承、三轴气浮台气浮球和仪表平台组成；其中，三轴气浮台基座固定在调整垫铁上，调整垫铁固定在地面上，三轴气浮台基座上固定连接有三轴气浮台立柱，三轴气浮台立柱上端安装有三轴气浮台气浮球轴承，三轴气浮台气浮球轴承上为三轴气浮台气浮球，三轴气浮台气浮球上安装有仪表平台；所述三轴气浮台的仪表平台内侧与电涡流位移传感器对应的位置安装有金属块；

所述三轴机械电动跟踪转台由外环部件、外环支撑柱、中环部件和内环部件组成；其中，外环部件采用外转子电机，外环轴静止部分电机定子及外环固定轴安装在三轴气浮台立柱上，外环固定轴与三轴气浮台气浮球轴承相连接，外环轴转动部分电机转子装配到电机机壳上，外环轴旋转轴线与三轴气浮台运动z轴方向的轴线重合，外环电机机壳上伸出两个外环支撑柱，作为中环部件的中环轴与内环部件的内环轴的支撑，中环轴采用O型的结构，中环部件的中间安装有内环部件的内环电机及负载平台；所述三轴机械电动跟踪转台的内、中、外环三轴上分别安装有一个电涡流位移传感器，其安装方向垂直于相应轴的轴线。

所述三轴机械电动跟踪转台的内、中、外环的轴线相互垂直，其回转中心与三轴气浮台的回转中心重合。