一種慣性平臺快速轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種慣性平臺快速轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法，本方法在慣性平臺快速轉(zhuǎn)位過程的每個(gè)加矩周期進(jìn)行如下工作：根據(jù)平臺的當(dāng)前框架角和目標(biāo)框架角（臺體處于目標(biāo)角位置時(shí)的框架角）計(jì)算臺體轉(zhuǎn)位前后兩個(gè)角位置之間的四元數(shù)；根據(jù)該四元數(shù)計(jì)算兩個(gè)角位置之間的等效旋轉(zhuǎn)矢量（等效旋轉(zhuǎn)角取絕對值小于180°的值）；根據(jù)等效旋轉(zhuǎn)矢量和平臺各陀螺的加矩角速度飽和值計(jì)算加矩角速度；然后，根據(jù)加矩角速度計(jì)算值對平臺各陀螺進(jìn)行加矩轉(zhuǎn)位。本發(fā)明大幅度縮短快速轉(zhuǎn)位所需時(shí)間。
【專利說明】一種慣性平臺快速轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種將慣性平臺臺體轉(zhuǎn)到規(guī)定角位置的快速轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法，屬于慣性導(dǎo)航領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]慣性平臺臺體安裝在其殼體內(nèi)的環(huán)架系統(tǒng)中。慣性平臺系統(tǒng)利用陀螺儀敏感平臺臺體在空間的角運(yùn)動(dòng)，以陀螺敏感到的臺體角運(yùn)動(dòng)為依據(jù)通過穩(wěn)定回路將平臺臺體控制在相對慣性空間沒有角運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，為安裝在臺體上的加速度計(jì)提供穩(wěn)定的空間方向基準(zhǔn)(導(dǎo)航坐標(biāo)系)。臺體上的加速度計(jì)敏感載體在導(dǎo)航坐標(biāo)系內(nèi)的線加速度，對其進(jìn)行積分得到載體在導(dǎo)航坐標(biāo)系內(nèi)的速度和位置，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。
[0003]慣性平臺通電啟動(dòng)之初，臺體的角位置處于隨機(jī)狀態(tài)。進(jìn)入正常工作前，需要將臺體轉(zhuǎn)到與導(dǎo)航坐標(biāo)系重合的角位置。此外，平臺多位置自標(biāo)定過程也需要將臺體轉(zhuǎn)到規(guī)定的各個(gè)角位置。因此，轉(zhuǎn)位是慣性平臺必備的功能。轉(zhuǎn)位過程分為快速轉(zhuǎn)位、粗鎖定和精鎖定三個(gè)階段。常用的快速轉(zhuǎn)位過程如下:首先對輸入軸與臺體軸平行的陀螺加矩，使臺體繞臺體軸轉(zhuǎn)動(dòng)到角度為0°的狀態(tài)；然后同時(shí)對另外兩個(gè)陀螺加矩使臺體轉(zhuǎn)到兩外兩個(gè)框架角為目標(biāo)框架角的位置；最后對輸入軸與臺體軸平行的陀螺加矩，使臺體軸轉(zhuǎn)動(dòng)到規(guī)定的角位置。以圖1所示的三軸平臺為例。假設(shè)臺體初始狀態(tài)下的框架角:θχ=150°，ey=30°，θζ=60°。目標(biāo)框架角為:exd=0°，0yd=o°，0zd=-16O°。則常用快速轉(zhuǎn)位算法流程為:臺體繞Zp軸轉(zhuǎn)-60° —臺體繞分別同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)-150°和-30° —臺體繞Zp軸轉(zhuǎn)-160°。上述轉(zhuǎn)位過程簡單直觀，但存在以下兩個(gè)缺點(diǎn):臺體軸和兩外兩軸的轉(zhuǎn)動(dòng)不能同時(shí)執(zhí)行，轉(zhuǎn)動(dòng)過程分為三個(gè)階段串行執(zhí)行；臺體軸必須首先轉(zhuǎn)到0°，最后再由0°轉(zhuǎn)到目標(biāo)角位置。上述兩個(gè)缺點(diǎn)導(dǎo)致轉(zhuǎn)位過程存在時(shí)間的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種慣性平臺快速轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法，本發(fā)明通過計(jì)算當(dāng)前框架角和目標(biāo)框架角位置之間的等效旋轉(zhuǎn)矢量，并根據(jù)等效旋轉(zhuǎn)矢量控制平臺各陀螺進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，解決了平臺多個(gè)軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種慣性平臺快速轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法，包括步驟如下:
[0007](I)采集當(dāng)前框架角為θ χ、Θ y和θ z ;
[0008](2)根據(jù)如下公式計(jì)算慣性平臺由當(dāng)前框架角轉(zhuǎn)到目標(biāo)框架角的四元數(shù):
【權(quán)利要求】
1.一種慣性平臺快速轉(zhuǎn)動(dòng)控制方法，其特征在于步驟如下: (1)采集當(dāng)前框架角為θχ、0丨和θζ; (2)根據(jù)如下公式計(jì)算慣性平臺由當(dāng)前框架角轉(zhuǎn)到目標(biāo)框架角的四元數(shù):
【文檔編號】G05B13/00GK103792843SQ201410035663
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】趙長山, 楊曉鶯, 王汀, 張貽紅 申請人:北京航天控制儀器研究所