一种五自由度主动磁悬浮惯性稳定平台

摘要

一种五自由度主动磁悬浮惯性稳定平台，包括平台框架系统、驱动系统、减震系统、磁悬浮支撑系统、惯性测量系统、转角测量系统；驱动系统根据控制指令实现飞机角运动的隔离；减震系统隔离飞机高频线振动；磁悬浮支撑系统实现了方位框架五自由度全主动悬浮，隔离飞机低频振动，减小摩擦，提高承载能力，且能主动控制方位框架扭转，有效提高平台稳定精度；惯性测量系统和转角测量系统监测飞机角运动引起的平台角运动信息。本发明实现了主动磁悬浮技术在惯性稳定平台中的应用，有效隔离了飞机角运动及振动，提高了平台承载能力及稳定精度，适用于航空遥感、目标跟踪等。

主权项

一种五自由度主动磁悬浮惯性稳定平台，其特征在于：包括平台框架系统、驱动系统、减震系统、磁悬浮支撑系统、惯性测量系统和转角测量系统；平台框架系统自下而上依次为底板（101）、底座（102）、横滚框（103）、俯仰下框（104）、俯仰框（105）、方位下框（106）、方位框（107）组成；惯性稳定平台工作时，相机（108）置于方位框（107）之上；横滚框（103）的回转轴沿着飞机的飞行方向，用以隔离飞机的横滚角运动；俯仰框（105）的回转轴沿飞机机翼方向，用以隔离飞机的俯仰角运动；方位框（107）的回转轴垂直向下，用以隔离飞机的方位角运动；底板（101）与飞机固连，底座（102）通过减震系统与底板（101）固连在一起；底座（102）上固定两个横滚框支座（102‑1），横滚框（103）通过同轴安装在横滚支座（102‑1）上的两个横滚轴（103‑1）上，实现横滚框（103）绕横滚轴（103‑1）的自由旋转；俯仰框（105）通过同轴安装在横滚框（103）上的两个俯仰轴（105‑1），实现俯仰框（105）绕横滚框（103）的自由旋转；方位框（107）则通过磁悬浮支撑系统实现方位框（107）相对俯仰框（105）的主动五自由度悬浮；俯仰下框（104）通过螺钉紧固于俯仰框（105）底部，方位下框（106）紧固于方位框（107）底部；方位框（107）的转轴、俯仰轴（105‑1）、横滚轴（103‑1）相互正交；驱动系统包括横滚框驱动系统、俯仰框驱动系统和方位框驱动系统；横滚框驱动系统由横滚力矩电机（211）、横滚行星齿轮减速器（212）、横滚减速器齿轮（213）、横滚齿轮（214）依次串接而成；俯仰框驱动系统由俯仰力矩电机（221）、俯仰行星齿轮减速器（222）、俯仰减速器齿轮（223）、俯仰齿轮（224）依次串接而成；方位驱动系统则由永磁同步力矩电机实现对方位组件的直接驱动，永磁同步力矩电机中电机定子（231） 安装于俯仰下框（104），电机转子（232）安装于方位框（107）上；减震系统由固连在底板（101）与底座（102）之间的四个金属减震器（301）构成，对称安装于底板（101）四个角；磁悬浮支撑系统包括磁轴承组件（40）、磁轴承保护块（405）、磁轴承传感器（406）；磁轴承组件（40）包括轴向磁轴承定子（401）、轴向磁轴承转子（402）、径向磁轴承定子（403）和径向磁轴承转子（404）；轴向磁轴承定子（401）通过螺钉紧固于俯仰框（105）和俯仰下框（104），轴向磁轴承转子（402）紧固于方位框（107），径向磁轴承定子（403）紧固于俯仰下框（104），径向磁轴承转子（404）安装在方位框（107），磁轴承保护块（405）安装在俯仰框（105）中，磁轴承传感器（406）安装在俯仰下框（104）；惯性测量系统包括X向陀螺（501）、Y向陀螺（502）、Z向陀螺（503）、X向加速度计（504）和Y向加速度计（505）及磁罗盘（506）；其中X向陀螺（501）和Y向陀螺（502）通过正交式横滚俯仰陀螺支架（507）安装在俯仰下框（104）上，Z向陀螺（503）安装在方位下框（106）上，X向加速度计（504）、Y向加速度计（505）通过正交式加计支架（508）安装在俯仰下框（104）上；磁罗盘（506）安装在方位下框（106）底部；所述X向陀螺（501）敏感轴沿横滚轴（103‑1）方向，Y向陀螺（502）敏感轴沿俯仰轴（105‑1）方向，Z向陀螺（503）敏感轴沿方位框（107）转轴方向，X向加速度计（504）敏感轴与横滚轴（103‑1）方向正交，Y向加速度计（505）敏感轴与俯仰轴（105‑1）方向正交；转角测量系统由两个码盘，即横滚码盘（601）、俯仰码盘（602）和光栅尺（603）组成；其中横滚码盘（601）直接安装于横滚轴（103‑1）外端，测量横滚框（103）相对底座（102）的转角；俯仰码盘（602）直接安装于俯仰轴（105‑1）外端，测量俯仰框（105）相对于横滚框（103）的转角；光栅尺（603）安装于方位下框（106）与俯仰下框（104）之间，测量 方位框（107）相对于俯仰框（105）的转角。