一种三轴惯性稳定平台及其自定位定向的控制方法

摘要

本发明属于航空遥感技术领域，涉及一种三轴惯性稳定平台及其自定位定向的控制方法，该方法适用于航空对地观测，基础测绘，地面侦察等领域。本发明在控制系统中加入捷联导航解算模块，对通过速率陀螺和加速度计敏感到的相应框架的角速率信息和线加速度信息进行解算得到精确的内框架姿态角信息，从而达到跟踪地理垂线的目的，摆脱了目前的三轴惯性稳定平台需要依赖POS才能工作的现状。

主权项

一种三轴惯性稳定平台，其特征在于：该三轴惯性稳定平台包括平台支架(1)、平台台体、惯性测量组件、平台驱动单元和平台电子箱；平台支架(1)用以支撑平台台体；平台台体包括外框架(2)、中框架(3)和内框架(4)，内框架(4)为方位框架，承载相机有效载荷，中框架(3)为俯仰框架，外框架(2)为横滚框架；惯性测量组件包括第一速率陀螺(5)、第二速率陀螺(7)、第三速率陀螺(10)、第一加速度计(6)、第二加速度计(8)和第三加速度计(9)，第一速率陀螺(5)、第二速率陀螺(7)和第三速率陀螺(10)为互相正交安装，第一加速度计(6)、第二加速度计(8)和第三加速度计(9)为互相正交安装；第一速率陀螺(5)、第二速率陀螺(7)、第三速率陀螺(10)、第一加速度计(6)、第二加速度计(8)和第三加速度计(9)均安装在内框架(4)中；第一速率陀螺(5)、第二速率陀螺(7)和第三速率陀螺(10)测量得到内框架(4)三个方向的惯性角速率信息，第一加速度计(6)、第二加速度计(8)和第三加速度计(9)测量得到内框架(4)三个方向的线加速度信息，并将得到的信息提供给电子箱(14)；平台驱动单元包括带减速装置的第一力矩电机定义为中框架电机(11)、带减速装置的第二力矩电机定义为外框架电机(12)和带减速装置的第三力矩电机定义为内框架电机(13)，内框架电机(13)安装在中框架(3)上并驱动内框架(4)转动、中框架电机(11)安装在外框架(2)上并驱动中框架(3)转动、外框架电机(12)安装在平台支架(1)上并驱动外框架(2)转动；平台电子箱(14)包括数据采集模块、捷联导航解算模块、功率放大模块和稳定姿态控制模块；数据采集模块采集第一速率陀螺(5)、第二速率陀螺(7)、第三速率陀螺(10)、第一加速度计(6)、第二加速度计(8)和第三加速度计(9)的信息；捷联导航解算模块根据数据采集模块采集到的数据，经捷联导航解算得到内框架(4)姿态角信息和位置信息；功率放大模块把稳定姿态控制模块的计算结果进行功率放大后驱动电机朝指定方向转动；稳定姿态控制模块接收捷联导航解算得到的内框架(4)姿态角信息，将其与姿态角设定值作差，差值结果经过姿态控制器计算生成角速率设定值，完成姿态控制回路；角速率设定值与数据采集模块采集得到的陀螺角速率信息作差，差值结果经过角速率控制器计算生成电机驱动信号，完成角速率稳定回路；电机驱动信号经功率放大模块后驱动中框架电机(11)、外框架电机(12)和内框架电机(13)转动，实现内框架(4)的稳定控制以及对地姿态水平和航向保持。