CN103234674A - 一种大惯量单轴气浮台高精度测试方法 - Google Patents

Abstract

一种大惯量单轴气浮台高精度测试方法，涉及测量技术领域，本发明为了解决现有的气浮台高精度测试方法存在测试成本高、操作复杂等问题。步骤如下：将气浮台缓慢转动一周半，确保光栅清零；给气浮台一个很小的初始速度；待气浮台转动到近四分之一后，光栅测角程序每隔时间t₀取一个点，连续取9次，记为β_i(i＝0，1，…，8)；计算干扰力矩M₁，其中J为事先测得的气浮台绕旋转轴的转动惯量；待气浮台分别转动到近二分之一、四分之三、一周后，分别重复步骤四～五，得到干扰力矩M₂，M₃，M₄；综合求得干扰力矩

本发明所述的大惯量单轴气浮台高精度测试方法，计算简单、成本低、误差较小、实用性强。

Description

一种大惯量单轴气浮台高精度测试方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种大惯量单轴气浮台高精度测试方法。

背景技术

单轴气浮台是为现代卫星姿态控制而研制的多功能的全物理仿真平台，其原理是通过喷射压缩空气使该平台悬浮于空中，因而整个系统具有阻尼小的优点。在进行卫星姿控系统全物理仿真研究时，必须实测出搭载卫星控制系统后单轴气浮台的转动惯量，确定干扰力矩。干扰力矩是一个关键技术指标，测量气浮台的干扰力矩是气浮台参数标定的需要，也是基轴气浮台的仿真试验的一项重要前期工作，尤其对于高精度的试验系统，需要实现气浮台干扰力矩的高精度测量。

目前国内工程实际和现有文献中对于大单轴气浮台的干扰力矩测试多是基于三轴气浮台，成本高，技术及算法复杂，而且对于单轴气浮台测量效果不理想。

发明内容

本发明为了解决现有的气浮台高精度测试方法存在测试成本高、操作复杂等问题，进而提供了一种大惯量单轴气浮台高精度测试方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种大惯量单轴气浮台高精度测试方法，所述方法按照以下步骤来实现：

步骤一：将气浮台调节平衡；

步骤二：将气浮台缓慢转动一周半，确保光栅清零；

步骤三：给气浮台一个初始速度，初始速度的取值范围为0.001rad/s到0.004rad/s；

步骤四：待气浮台的角度转动到四分之一后，光栅测角程序每隔时间t₀记录光栅在上位机的转角位置，连续记录9次，记为β_i(i＝0，1，…，8)，t₀根据测角仪器的测量精度选取，β_i表示角度值；

步骤五：按照公式i＝1，2，…，4计算干扰力矩M₁，其中J为预先测得的气浮台绕旋转轴的转动惯量；

步骤六：气浮台继续旋转，待气浮台的角度分别转动到二分之一、四分之三、一周位置处，分别重复步骤四～五，得到干扰力矩M₂，M₃，M₄；

步骤七：综合求得干扰力矩 $M=\frac{M_1+M_2+M_3+M_4}{4}.$

在步骤五中，M_i的构建过程如下：

首先利用公式

求得角速度ω_i(i＝1，2，…，8)；

再按照公式

求得角加速度α；

最后根据公式M_i＝J×α，得到最终公式其中J为预先测得的气浮台绕旋转轴的转动惯量。

本发明的有益效果是：本发明所述的大惯量单轴气浮台高精度测试方法，具有计算简单、成本低、误差较小、实用性强等优点。本发明方法利用大惯量单轴气浮台的特殊结构，其转动过程基本不受外力影响，因此可以把台体的自由旋转近似为匀速圆周运动，通过选取气浮台的角度分别转动到四分之一、二分之一、四分之三、一周时，来计算综合求得干扰力矩，根据需要也可选取更多的角度位置，本发明方法使得大惯量单轴气浮台高精度测试方法极大简化。本发明所述大惯量单轴气浮台是指单轴气浮台的转动惯量达到10000kg·m²。

附图说明

图1为为本发明的大惯量单轴气浮台高精度测试方法(干扰力矩计算)的流程框图。

具体实施方式

根据图1干扰力矩计算流程图，本实施方式的大惯量单轴气浮台高精度测试方法具体过程如下：

首先将气浮台调节平衡，然后将气浮台缓慢转动一周半，确保光栅清零；

接着给气浮台一个很小的初始速度(其取值范围为0.001rad/s到0.004rad/s)，待气浮台的角度转动近四分之一后，光栅测角程序每隔时间t₀记录光栅在上位机的转角位置，连续记录9次，记为β_i(i＝0，1，…，8)(t₀根据测角仪器的测量精度选取)。

因为大惯量单轴气浮台的特殊结构，其转动过程基本不受外力影响，因此可以把台体的自由旋转近似为匀速圆周运动。

接下来按照公式

求得角速度ω_i(i＝1，2，…，8)；

再按照公式

求得角加速度α；

最后根据公式M_i＝J×α，得到最终公式

i＝1，2，…，4，其中J为事先测得的气浮台绕旋转轴的转动惯量。

计算转动到近四分之一时的干扰力矩M₁；

气浮台继续旋转，待气浮台的角度分别转动到近二分之一、四分之三、一周时，分别重复步骤四～五，得到干扰力矩M₂，M₃，M₄；

步骤七：综合求得干扰力矩 $M=\frac{M_1+M_2+M_3+M_4}{4};$

本发明大惯量单轴气浮台高精度测试方法，计算简单、成本低、误差较小、实用性强。

Claims (2)

1.一种大惯量单轴气浮台高精度测试方法，其特征在于：所述方法按照以下步骤来实现：

步骤一：将气浮台调节平衡；

步骤二：将气浮台缓慢转动一周半，确保光栅清零；

步骤三：给气浮台一个初始速度，初始速度的取值范围为0.001rad/s到0.004rad/s；

步骤四：待气浮台的角度转动到四分之一后，光栅测角程序每隔时间t₀记录光栅在上位机的转角位置，连续记录9次，记为β_i(i＝0，1，…，8)，t₀根据测角仪器的测量精度选取，β_i表示角度值；

步骤五：按照公式

i＝1，2，…，4计算干扰力矩M₁，其中J为预先测得的气浮台绕旋转轴的转动惯量；

步骤六：气浮台继续旋转，待气浮台的角度分别转动到二分之一、四分之三、一周位置处，分别重复步骤四～五，得到干扰力矩M₂，M₃，M₄；

步骤七：综合求得干扰力矩 $M=\frac{M_1+M_2+M_3+M_4}{4}.$

2.根据权利要求1所述的一种大惯量单轴气浮台高精度测试方法，其特征在于：在步骤五中，M_i的构建过程如下：

首先利用公式

求得角速度ω_i(i＝1，2，…，8)；

再按照公式

求得角加速度α；

最后根据公式M_i＝J×α，得到最终公式其中J为预先测得的气浮台绕旋转轴的转动惯量。