CN115657459A - 一种自适应稳定平台 - Google Patents

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赵烟桥
林海军
张旭辉
史玲
梁肇聪
叶剑波
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Abstract

本发明一种自适应稳定平台属于精密仪器技术领域；所述自适应稳定平台，包括台面、位于台面下方中心位置的支撑，所述台面和支撑之间通过万向节连接；所述台面的下方还设置有成阵列分布的气嘴；所述气嘴包括上部气道、阀门套筒、下部气道和支架；上部气道顶部开口，底部封闭，侧壁下方设置有多个进气口；下部气道顶部封闭，底部连接外部供气设备，侧壁上方设置有多个出气口；上部气道和下部气道上下同轴设置，所述阀门套筒同时包裹在上部气道侧壁下方和下部气道侧壁上方，且能够沿上部气道和下部气道所在方向运动；本发明一种自适应稳定平台，实现了在不需要控制算法的条件下，平台的自适应稳定。

Description

一种自适应稳定平台
本申请是发明专利申请《一种气嘴及一种自适应稳定平台》的分案申请。
原案申请日：2019-08-11。
原案申请号：2019107371895。
原案发明名称：一种气嘴及一种自适应稳定平台。
技术领域
本发明一种自适应稳定平台属于精密仪器技术领域。
背景技术
稳定平台是一种能够使被控对象相对某惯性空间保持方位不变，或者在一定力矩作用下，按给定规律调节被稳对象位置方位的装置。
稳定平台多用于目标跟踪，运动轨迹模拟等场合，在军事、科研等领域具有广泛的应用。
目前，平台稳定回路的设计，都是把实际系统看做线性系统，并采用线性经典控制技术进行设计。包括超前-滞后矫正控制，PID控制等。但随着稳定平台的发展，对响应速度和补偿误差的要求越来越高，还出现了惯性平台稳定回路的复合控制、自适应控制、变结构控制、模糊PID控制等，并取得了较好的控制效果。
然而，这些控制方式都显得比较复杂。
发明内容
针对现有稳定平台控制复杂的问题，本发明从机械设计角度出发，设计了一种纯机械式的自适应稳定平台，并为该稳定平台设计了一种气嘴，无需软件控制即可实现平台的自适应稳定。
本发明的目的是这样实现的：
一种自适应稳定平台，包括台面、位于台面下方中心位置的支撑，所述台面和支撑之间通过万向节连接；所述台面的下方还设置有成阵列分布的气嘴。
上述自适应稳定平台，所述气嘴包括上部气道、阀门套筒、下部气道和支架；
所述上部气道顶部开口，底部封闭，侧壁下方设置有多个进气口；
所述下部气道顶部封闭，底部连接外部供气设备，侧壁上方设置有多个出气口；
所述上部气道和下部气道上下同轴设置，所述阀门套筒同时包裹在上部气道侧壁下方和下部气道侧壁上方，且能够沿上部气道和下部气道所在方向运动；在阀门套筒运动范围里，上部气道的进气口全部被阀门套筒包裹，下部气道的出气口部分被阀门套筒包裹；
所述支架分别与上部气道和下部气道连接，用于固定上部气道和下部气道的相对位置；
所述阀门套筒由顶部环形盖、封闭侧壁和底部环形盖组成；所述顶部环形盖连接台面的下方，通过台面位置来确定阀门套筒相对于上部气道和下部气道的位置。
所述气嘴距离支撑越远，气嘴中上部气道的顶部开口距离台面越远。
所述气嘴距离支撑越远，气嘴的直径越大。
所述气嘴距离支撑越远，外部供气设备的供气气压越高。
有益效果：
第一、本发明针对现有稳定平台控制算法复杂的问题，设计了一种纯机械式的自适应稳定平台，同时设计了一种用于该自适应稳定平台的气嘴，实现了在不需要控制算法的条件下，平台的自适应稳定。
第二、本发明气嘴以牺牲一部分气体（即跑气）为代价，实现了仅仅需要上部气道、阀门套筒、下部气道和支架四个零部件即可实现自适应调整气压，零部件数量少，结构简单，制作成本低廉。
第三、在本发明气嘴中，在阀门套筒运动范围里，上部气道的进气口全部被阀门套筒包裹，下部气道的出气口部分被阀门套筒包裹；这种设计，使得阀门套筒运动，改变进入阀门套筒中的出气孔数量，从而改变进入阀门套筒中的气量，进而改变上部气道进气口的进气量，最终实现气嘴气量的自适应调整。
附图说明
图1是本发明气嘴的结构示意图一。
图2是本发明气嘴的结构示意图二。
图3是本发明气嘴中阀门套筒的结构示意图。
图4是本发明自适应稳定平台的结构示意图。
图中：1台面、2支撑、3万向节、4气嘴、4-1上部气道、4-2阀门套筒、4-2-1顶部环形盖、4-2-2封闭侧壁、4-2-3底部环形盖、4-3下部气道、4-4支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
具体实施方式一
以下为气嘴的实施方式。
本实施方式下的气嘴，结构示意图如图1和图2所示，其中，图1是阀门套筒4-2位于最上方，即外部设备距离上部气道4-1最远时的示意图，图2是阀门套筒4-2位于最下方，即外部设备距离上部气道4-1最近时的示意图。在图1和图2中，单向箭头表示气体流动方向，双向箭头表示外部设备能够上下运动。需要说明的是，在图1和图2中，支架4-4与套筒4-2连接外部设备的零部件存在干涉，这仅仅是表示的问题，在实际应用中，支架4-4的两臂与套筒4-2连接外部设备的零部件位于两个相互垂直的平面，即图1和图2的俯视图中，支架4-4的两臂分别位于3点和9点位置，套筒4-2连接外部设备的零部件分别位于6点和12点位置。
该气嘴包括上部气道4-1、阀门套筒4-2、下部气道4-3和支架4-4；
所述上部气道4-1顶部开口，底部封闭，侧壁下方设置有多个进气口；
所述下部气道4-3顶部封闭，底部连接外部供气设备，侧壁上方设置有多个出气口；
所述上部气道4-1和下部气道4-3上下同轴设置，所述阀门套筒4-2同时包裹在上部气道4-1侧壁下方和下部气道4-3侧壁上方，且能够沿上部气道4-1和下部气道4-3所在方向运动；在阀门套筒4-2运动范围里，上部气道4-1的进气口全部被阀门套筒4-2包裹，下部气道4-3的出气口部分被阀门套筒4-2包裹；
所述支架4-4分别与上部气道4-1和下部气道4-3连接，用于固定上部气道4-1和下部气道4-3的相对位置。
具体实施方式二
以下为气嘴的实施方式。
本实施方式下的气嘴，在具体实施方式一的基础上，进一步限定阀门套筒4-2的结构，如图3所示，所述阀门套筒4-2由顶部环形盖4-2-1、封闭侧壁4-2-2和底部环形盖4-2-3组成；所述顶部环形盖4-2-1连接外部设备，通过外部设备来确定阀门套筒4-2相对于上部气道4-1和下部气道4-3的位置。
具体实施方式三
以下为自适应稳定平台的实施方式。
本实施方式下的自适应稳定平台，结构示意图如图4所示，该自适应稳定平台包括台面1、位于台面1下方中心位置的支撑2，所述台面1和支撑2之间通过万向节3连接；所述台面1的下方还设置有成阵列分布的气嘴4。
具体实施方式四
以下为自适应稳定平台的实施方式。
本实施方式下的自适应稳定平台，在具体实施方式三的基础上，进一步限定所述气嘴4包括上部气道4-1、阀门套筒4-2、下部气道4-3和支架4-4；
所述上部气道4-1顶部开口，底部封闭，侧壁下方设置有多个进气口；
所述下部气道4-3顶部封闭，底部连接外部供气设备，侧壁上方设置有多个出气口；
所述上部气道4-1和下部气道4-3上下同轴设置，所述阀门套筒4-2同时包裹在上部气道4-1侧壁下方和下部气道4-3侧壁上方，且能够沿上部气道4-1和下部气道4-3所在方向运动；在阀门套筒4-2运动范围里，上部气道4-1的进气口全部被阀门套筒4-2包裹，下部气道4-3的出气口部分被阀门套筒4-2包裹；
所述支架4-4分别与上部气道4-1和下部气道4-3连接，用于固定上部气道4-1和下部气道4-3的相对位置；
所述阀门套筒4-2由顶部环形盖4-2-1、封闭侧壁4-2-2和底部环形盖4-2-3组成；所述顶部环形盖4-2-1连接台面1的下方，通过台面1位置来确定阀门套筒4-2相对于上部气道4-1和下部气道4-3的位置。
在本实施方式下，“台面1”就是具体实施方式一和具体实施方式二中的“外部设备”。
具体实施方式五
以下为自适应稳定平台的实施方式。
本实施方式下的自适应稳定平台，在具体实施方式四的基础上，进一步限定气嘴4距离支撑2越远，气嘴4中上部气道4-1的顶部开口距离台面1越远。
这种结构设计，能够保证在自适应稳定平台处于水平状态下，受距离支撑2越远的气嘴4的影响越小，但是一旦自适应稳定平台发生倾斜，边缘向下的一侧受到距离支撑2越远的气嘴4的影响就越大，即倾斜越大，反作用力越大，进而起到了非线性补偿的效果，相比于气嘴4中上部气道4-1的顶部开口距离台面1等距离的方式相比，台面1会更加平稳。
具体实施方式六
以下为自适应稳定平台的实施方式。
本实施方式下的自适应稳定平台，在具体实施方式四的基础上，进一步限定气嘴4距离支撑2越远，气嘴4的直径越大。
这种结构设计，能够保证在补偿过程中，越远离台面1中心位置的下方，补偿力矩越大，台面1的转角越大，补偿力矩越大，进而实现能够对台面1进行加快补偿的效果。
具体实施方式七
以下为自适应稳定平台的实施方式。
本实施方式下的自适应稳定平台，在具体实施方式四的基础上，进一步限定气嘴4距离支撑2越远，外部供气设备的供气气压越高。
这种结构设计，能够保证在补偿过程中，越远离台面1中心位置的下方，补偿力矩越大，台面1的转角越大，补偿力矩越大，进而实现能够对台面1进行加快补偿的效果。
需要说明的是，具体实施方式五、具体实施方式六和具体实施方式七能够进行排列组合。
还需要说明的是，本发明自适应稳定平台，需要在使用时，最好要求负载的重心位于台面1的中心位置，这样造成台面1不稳定的只有外界因素，否则，还有负载造成的台面1倾斜，这样就会给补偿带来一定的困难。
还需要说明的是，为了避免台面1倾斜造成阀门套筒4-2也发生倾斜及平动，进而出现阀门套筒4-2与上部气道4-1和下部气道4-3发生干涉，可以选择顶部环形盖4-2-1与台面1之间连接件的材料为柔性材料。
该平台的技术参数确定方式如下：
第一、最大补偿角度：最大补偿角度为台面1与喷嘴4顶部相接触时，台面1与水平面的夹角；
第二、载重：当台面1倾斜到最大补偿角度时，台面1恰好能够被补偿时的载物重量。

Claims (5)

1.一种自适应稳定平台，其特征在于，包括台面（1）、位于台面（1）下方中心位置的支撑（2），所述台面（1）和支撑（2）之间通过万向节（3）连接；所述台面（1）的下方还设置有成阵列分布的气嘴（4）。
2.根据权利要求1所述的一种自适应稳定平台，其特征在于，所述气嘴（4）包括上部气道（4-1）、阀门套筒（4-2）、下部气道（4-3）和支架（4-4）；
所述上部气道（4-1）顶部开口，底部封闭，侧壁下方设置有多个进气口；
所述下部气道（4-3）顶部封闭，底部连接外部供气设备，侧壁上方设置有多个出气口；
所述上部气道（4-1）和下部气道（4-3）上下同轴设置，所述阀门套筒（4-2）同时包裹在上部气道（4-1）侧壁下方和下部气道（4-3）侧壁上方，且能够沿上部气道（4-1）和下部气道（4-3）所在方向运动；在阀门套筒（4-2）运动范围里，上部气道（4-1）的进气口全部被阀门套筒（4-2）包裹，下部气道（4-3）的出气口部分被阀门套筒（4-2）包裹；
所述支架（4-4）分别与上部气道（4-1）和下部气道（4-3）连接，用于固定上部气道（4-1）和下部气道（4-3）的相对位置；
所述阀门套筒（4-2）由顶部环形盖（4-2-1）、封闭侧壁（4-2-2）和底部环形盖（4-2-3）组成；所述顶部环形盖（4-2-1）连接台面（1）的下方，通过台面（1）位置来确定阀门套筒（4-2）相对于上部气道（4-1）和下部气道（4-3）的位置。
3.根据权利要求2所述的一种自适应稳定平台，其特征在于，所述气嘴（4）距离支撑（2）越远，气嘴（4）中上部气道（4-1）的顶部开口距离台面（1）越远。
4.根据权利要求2所述的一种自适应稳定平台，其特征在于，所述气嘴（4）距离支撑（2）越远，气嘴（4）的直径越大。
5.根据权利要求2所述的一种自适应稳定平台，其特征在于，所述气嘴（4）距离支撑（2）越远，外部供气设备的供气气压越高。
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