一种用于惯性平台框架静不平衡量测试的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于惯性导航技术，涉及一种用于惯性平台框架静不平衡量测试的方法。
【背景技术】
[0002] 框架式惯性平台是惯性稳定系统的核心部件。惯性平台主要由惯性传感器陀螺、 加速度计和一套框架及相关线路组成。框架(常平支架)的静不平衡量作为常值干扰力矩会 影响其稳定控制回路的特性，从而降低惯性稳定系统的导航精度和姿态精度。
[0003] 目前采用测力法测试惯性平台框架静不平衡量，是通过在框架上选定测力点，用 挂砝码或弹簧测力计拉动框架使其转动，记录框架开始转动的力值；以框架顺时针和逆时 针转动两个力值的差异作为框架的静不平衡量。该方法的测试分辨率和准确性受框架转 动静摩擦力矩的影响，目前框架静不平衡量指标要求> 20g. cm，而框架转动静摩擦力矩的 量级也达到了 20g. cm，测试分辨率和精度不能要求；同时测力法还与操作人员手法相关性 大，测试重复性与再现性易受人为操作的影响。
[0004] 随着惯性导航系统的环境适应性和精度指标要求越来越高，对惯性平台框架的平 衡精度也越来越高，传统的静不平衡量测试方法已不能满足需求。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种测试精度高、受人为操作影响小的用于 惯性平台框架静不平衡量测试的方法。
[0006] 本发明的总体思路是：依据物体在重力作用下总是在围绕自身平衡位置摆动的原 理，通过测试摆动中心偏离理论平衡位置(或机械零位）的角度大小来评估惯性平台框架静 不平衡量的大小。
[0007] 本发明的技术方案是：一种用于惯性平台框架静不平衡量测试的方法，其特征为 所述方法包括以下步骤：
[0008] 步骤一，准备工作：准备待测框架，确定施加摆动的方法和测试偏角的方法；
[0009] 步骤二，框架对准：将待测框架扶正至机械零位；
[0010] 步骤三，施加摆动：通过驱动机构对框架施加摆动，并控制摆动频率；
[0011] 步骤四，偏角测量：找出框架的摆动中心，测量出摆动中心相对框架机械零位的偏 角量ct ;
[0012] 步骤五，静不平衡量计算：通过以下静不平衡量值与偏角量的关系式可计算出静 不平衡量M :
[0013] M=^~ cosa
[0014] 其中，M。为轴系转动的动摩擦力矩。
[0015] 本发明的有益效果为：本发明用于惯性平台框架静不平衡量测试的方法，通过测 试摆动中心偏离理论平衡位置(或机械零位）的角度大小来评估惯性平台框架静不平衡量 的大小，将原有测力法存在的框架转动静摩擦力矩干扰因素量级由20g. cm降至3g. cm，使 测试分辨率和测试精度提高了一个数量级，该方法还消除了原有测力法易受人为操作影响 因素，具有测试分辨率高、测试准确、重复性与再现性好的特点；满足了惯性导航系统环境 适应性和精度指标提高对平台框架平衡精度提高的要求。
【附图说明】
[0016]图1为平衡状态的物体其摆动中心（实线箭头）与理论平衡位置(虚线箭头）重合 的不意图；
[0017] 图2为有M常值干扰力矩的不平衡状态的物体，其摆动中心(实线箭头）与理论平 衡位置(虚线箭头）不重合的示意图；
[0018] 图3是本发明用于惯性平台框架静不平衡量测试的方法的流程图；
[0019] 图4是使用本发明对某型惯性平台框架静不平衡量测试的示意图；
[0020] 其中，1-待测框架、2-轴承、3-电机、4-角度传感器、5-信号输入系统、6-数据采 集处理系统。
【具体实施方式】
[0021] 下面参考附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0022] 参见图3,本发明一种用于惯性平台框架静不平衡量测试的方法，包括以下步骤：
[0023] 步骤一，准备工作：准备待测框架，确定施加摆动的方法和测试偏角的方法；
[0024] 步骤二，框架对准：将待测框架扶正至机械零位(或理论平衡位置）；
[0025] 步骤三，施加摆动：通过驱动机构对框架施加摆动，并控制摆动频率；
[0026] 步骤四，偏角测量：找出框架的摆动中心，测量出摆动中心相对机械零位(或理论 平衡位置）的偏角量a ;
[0027] 步骤五，静不平衡量计算：通过以下静不平衡量值与偏角量的关系式可计算出静 不平衡量M :
[0028] M=^- cosa
[0029] 其中，M。为轴系转动的动摩擦力矩。
[0030] 图1所示为平衡状态的物体，其摆动中心(实线箭头）与理论平衡位置(虚线箭头） 重合，a =0°。
[0031] 图2所示有静不平衡量M常值干扰力矩的不平衡状态的物体，其摆动中心(实线箭 头）与理论平衡位置(虚线箭头）不重合，有角度a ;则M的量值与角度a相关，通过测试 a角可计算出静不平衡量M。 Af
[0032] 即：M=i，其中M。为轴系转动的动摩擦力矩。 cosa
[0033] 实施例
[0034] 参见图4,其为使用本发明对某型惯性平台框架静不平衡量测试的示意图。具体测 试过程如下：
[0035] 步骤一，准备工作：在待测框架1上搭建信号输入系统5和数据采集处理系统6;
[0036] 步骤二，框架对准：将待测框架1扶正至机械零位；
[0037] 步骤三，施加摆动：信号输入系统5通过电机3作为驱动机构对框架1施加摆动， 并控制摆动频率至1. 5~2Hz ;
[0038] 步骤四，偏角测量：通过数据采集处理系统6采集角度传感器4的数据，对数据进 行信号滤波处理后，解算出框架1相对机械零位的偏角a =11.5°。
[0039] 步骤五，静不平衡量计算：依据M=i计算待测框架1的静不平衡量值。其中 cosa M^Sg. cm为轴承2转动的动摩擦力矩，最后计算得到待测框架1的静不平衡量值为3. 06g.cm〇
[0040] 以上测试过程经测量系统分析，其重复性和再现性符合要求；该常平内滚框架组 装成惯性平台后，配套系统作静态和综合应力试验系统精度指标稳定。
【主权项】
1. 一种用于惯性平台框架静不平衡量测试的方法，其特征为所述方法包括以下步骤： 步骤一，准备工作：准备待测框架，确定施加摆动的方法和测试偏角的方法； 步骤二，框架对准：将待测框架扶正至机械零位； 步骤三,施加摆动：通过驱动机构对框架施加摆动,并控制摆动频率； 步骤四，偏角测量：找出框架的摆动中心，测量出摆动中心相对框架机械零位的偏角量a; 步骤五，静不平衡量计算：通过以下静不平衡量值与偏角量的关系式可计算出静不平 衡量M:
其中，Mtl为轴系转动的动摩擦力矩。
【专利摘要】本发明属于惯性导航技术，涉及一种用于惯性平台框架静不平衡量测试的方法。本发明包括以下步骤：步骤一，准备工作；步骤二，框架对准：将待测框架扶正至机械零位；步骤三，施加摆动：通过驱动机构对框架施加摆动，并控制摆动频率；步骤四，偏角测量：找出框架的摆动中心，测量出摆动中心相对机械零位的偏角量α；步骤五，静不平衡量计算。本发明将原有测力法存在的框架转动静摩擦力矩干扰因素降低了一个数量级，使测试分辨率提高了一个数量级；本发明还消除了原有测力法易受人为操作影响问题；具有测试分辨率高、测试准确、重复性与再现性好的特点，满足了惯性导航系统环境适应性和精度指标提高对平台框架平衡精度提高的要求。
【IPC分类】G01M1-16
【公开号】CN104713680
【申请号】CN201310674920
【发明人】刘行, 胜照宇, 叶坤, 杨以才, 张宇星
【申请人】中国航空工业第六一八研究所
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月11日