[发明专利]一种用于混合式惯性导航系统的物理平台

摘要

本发明公开了一种用于混合式惯性导航系统的物理平台。该物理平台采用全数字控制，平台结构得到极大简化，框架上只剩下电机、导电滑环和光栅。混合式惯导系统要求物理平台同时实现“锁定、稳定、稳定+旋转”三种工作模式，本发明重点针对混合式惯导系统所特有的稳定+旋转工作模式，设计了相应的控制算法，实验证明，采用该控制方法能够达到较高的控制精度，本发明所设计的物理平台能满足混合式惯导系统的使用要求。

主权项

1.一种用于混合式惯导系统的物理平台，其特征在于：混合式惯导系统的物理平台采用全数字控制，框架上只包括电机、导电滑环和光栅，其中，电机采用直流无刷电机，导电滑环采用封闭式滑环，框架轴上的角度传感器采用绝对式光栅，采用全数字控制，混合式惯导系统可以实现“锁定、稳定、稳定+旋转”三种工作模式；所述的三种工作模式，(1)、锁定模式：此工作模式下，平台以框架上的光栅作为控制回路的反馈元件，实现闭环电锁定功能；(2)、稳定模式：此工作模式下，平台以陀螺作为控制回路的反馈元件，实现隔离载体角运动功能；(3)、稳定+旋转模式：此工作模式下，平台以陀螺作为控制回路的反馈元件，根据相应算法计算控制指令，从而实现平台绕地理系的旋转调制；控制指令算法如下：所述的稳定+旋转模式，首先根据式(1)计算旋转系R下惯性测量单元相对于地理系N的运动角增量其中，是的三个分量，表示陀螺原始测量信息补偿陀螺的安装误差角、漂移和比例系数误差后的角增量，是的三个分量，表示捷联姿态矩阵，ω_ie表示地球自转角速度，V_E、V_N分别表示载体东向、北向线速度，R_xt、R_yt表示地球的曲率半径，R_yt为当地子午面内主曲率半径，R_xt为与子午面垂直平面上的主曲率半径，h表示当地的海拔高度，表示当地地理纬度，Δt表示采样间隔时间；然后按式(2)计算地理系下惯性测量单元相对于地理系的运动角增量其中，是的三个分量，引入一个过渡坐标系WA，称为游移方位坐标系，该坐标系与地理系之间差一个方位角ψ，这两个坐标系之间的方向余弦阵如式(3)所示，按式(4)计算游移方位坐标系下的台体角速度其中，是的三个分量，最后按式(5)计算三个电机轴的控制指令角速度，在式(5)中，分别表示三轴平台绕内框旋转状态下，中、外、内三个轴的控制指令角速度，θ表示载体的俯仰姿态角，ω_RZ表示内框轴的旋转指令角速度。