專利名稱：一種高精度大負載慣性穩定平臺的制作方法
技術領域：
本發明屬于航空遙感技術領域，涉及一種安裝于飛機內部，隔離飛機角運動及振動，實現載荷對地垂直的大負載高精度三軸慣性穩定平臺，適用于航空遙感、基礎測繪等領域；也可用于車載、艦載、雷達及目標監視等伺服跟蹤。
背景技術：
航空遙感三軸慣性穩定平臺是機載對地觀測的關鍵設備之一，其功能是支承成像載荷并隔離飛行載體三個方向姿態角運動及外部擾動，使成像載荷視軸在慣性空間內始終
跟蹤并垂直于當地水平，提高成像分辨率。然而由于航空應用環境的限制，慣性穩定平臺結構上需要同時具有體積小、重量輕和承載比大等特點，因此設計上需要在滿足動靜態性能的前提下進行緊湊性優化設計。在現有的航空慣性穩定平臺設計中，然而現有慣性穩定平臺存在許多不足，總體表現為在體積、負載/自重比、精度等方面的系統性不足，即難以找到集以上各方面優點為一體的產品。由于商品化等因素影響，國外體積小重量輕的產品往往精度較低、承載力小，而精度高的產品又往往體積和重量較大；另外，許多產品國外穩定平臺的代表如瑞士Leica公司的PAV30及最新的產品PAV80，國內穩定平臺如專利200910089155. 6等，其框架軸系都是采用純機械支撐，當承載大負載時，各框架軸承承擔的壓力很大，因此增大了機械軸承的摩擦力，當各框架軸進行轉動控制負載姿態時，該摩擦力會進一步影響控制精度。
發明內容
本發明的技術解決問題是針對航空遙感三軸慣性穩定平臺中的不足，提出一種精度高、大負載、質量輕、新型三軸慣性穩定平臺。本發明的技術解決方案是一種高精度大負載慣性穩定平臺，包括平臺框架系統、驅動系統、減震系統、框架支撐系統、慣性測量系統、轉角測量系統；平臺框架系統自下而上依次連接為底板、底座、橫滾框、俯仰框和方位框；平臺工作時，相機置于方位框之上；橫滾框的回轉軸沿著飛機的飛行方向，用以隔離飛機的橫滾角運動；俯仰框的回轉軸沿飛機機翼方向，用以隔離飛機的俯仰角運動；方位框的回轉軸垂直向下，用以隔離飛機的方位角運動；各回轉軸均以順時針旋轉為正；底板與飛機的固連，底座通過減震系統與底板固連在一起；底座上固定兩個橫滾框支座，橫滾框則通過同軸安裝在橫滾支座上的兩個橫滾軸，實現橫滾框繞橫滾軸的自由旋轉；俯仰框通過同軸安裝在橫滾框上的兩個俯仰軸，實現俯仰框繞橫滾框的自由旋轉；方位框則通過方位軸承安裝于俯仰框上，實現方位框繞俯仰框的自由旋轉；穩定平臺方位框的轉軸、俯仰軸、橫滾軸相互正交；驅動系統包括橫滾框驅動系統、俯仰框驅動系統和方位框驅動系統；橫滾框驅動系統由橫滾力矩電機、橫滾行星齒輪減速器、橫滾減速器齒輪、橫滾齒輪依次串接而成；俯仰框驅動系統由俯仰力矩電機、俯仰行星齒輪減速器、俯仰減速器齒輪、俯仰齒輪依次串接而成；方位框驅動系統由方位力矩電機、方位行星齒輪減速器、方位減速器線輪、方位鋼絲繩減速系統依次串接而成；減震系統由固連在底板、底座之間的四個金屬減震器構成，每個金屬減震器對稱安裝于底板的四個角上；框架支撐系統包括橫滾框支撐系統、俯仰框支撐系統和方位框支撐系統，其中橫滾框支撐系統包括橫滾軸、橫滾機械軸承、永磁力支撐系統，橫滾軸由橫滾機械軸承和永磁力支撐系統組合提供支撐；永磁力支撐系統包括轉子磁鋼、定子磁鋼、轉子套筒、磁鋼襯環、磁軸承支座，是一種非對稱結構的徑向被動磁軸承，其中轉子磁鋼通過轉子套筒固定于橫滾軸，定子磁鋼和磁鋼襯環組合在一起通過磁軸承支座固定于橫滾框；俯仰框支撐系統中安裝在橫滾框上的兩個俯仰軸直接由俯仰機械軸承來提供支撐，實現俯仰框繞橫滾框的自由旋轉；方位框支撐系統中通過方位軸承來提供支撐，使得方位框安裝于俯仰框之上；慣性測量系統包括三個陀螺，即X向陀螺、Y向陀螺、Z向陀螺、兩個加速度計，即X向加速度計和Y向加速度計、及磁羅盤；其中X向陀螺和Y向陀螺通過正交式橫滾俯仰陀螺支架安裝在俯仰框上，Z向陀螺安裝 在方位框上，X向加速度計、Y向加速度計通過正交式加計支架安裝在俯仰框上；磁羅盤安裝在方位框底部；所述X向陀螺敏感軸沿橫滾軸方向，Y向陀螺敏感軸沿俯仰軸方向，Z向陀螺敏感軸沿方位框轉軸方向，X向加速度計敏感軸與橫滾軸方向正交，Y向加速度計敏感軸與俯仰軸方向正交；轉角測量系統由三個碼盤組成，即橫滾碼盤、俯仰碼盤和方位碼盤，其中橫滾碼盤直接安裝于橫滾軸外端，測量橫滾框相對底座的轉角；俯仰碼盤直接安裝于俯仰軸外端，測量俯仰框相對于橫滾框的轉角；方位碼盤則安裝于方位行星齒輪減速器輸出軸外端，測量方位框相對于俯仰框的轉角。橫滾框結構為懸掛整體式密閉結構，回轉軸沿飛機飛行方向；俯仰框和方位框設計成中空的環型結構；橫滾驅動系統、俯仰驅動系統和方位框驅動系統為二級間接驅動方式；橫滾驅動系統、俯仰驅動系統為一級行星齒輪減速、二級齒輪減速；方位框驅動系統為一級行星齒輪減速、二級鋼絲繩減速；其中一級行星齒輪減速比為3 5，二級減速比為8 10。橫滾框支撐系統中的橫滾機械軸承和俯仰框支撐系統中的俯仰機械軸承，采取“面對面”雙列角接觸球軸承方式，C級精度，安裝時沿軸承軸向預緊，成對安裝使用；方位框支撐系統中的方位軸承為鋼絲滾道球軸承，根據平臺具體尺寸定制。橫滾框支撐系統中的永磁力支撐系統作為一種非對稱結構的徑向被動磁軸承，在承重方向轉子磁鋼為非整環結構，定子磁鋼為整環結構，因此轉子磁鋼與定子磁鋼之間的力的作用不再相互抵消，可對外表現出恒定力的作用；該永磁力支撐系統工作方式為吸力型；為了固定非整環的定子磁鋼，需要填充磁鋼襯環補成整環結構；本磁軸承的定子磁鋼和轉子磁鋼材料為釤鈷永磁材料，磁鋼襯環材料為鋁合金。慣性測量系統組成中的X向陀螺、Y向陀螺、Z向陀螺為光纖速率陀螺；所述X向加速度計、Y向加速度計為石英撓性加速度計；所述X向陀螺、Y向陀螺為雙軸陀螺，共用處理模塊，結構緊湊；轉角測量系統包含三個碼盤，橫滾碼盤和俯仰碼盤為直接測量，其軸線分別與橫滾軸和俯仰軸重合；方位碼盤則采取間接測量法，軸線與方位力矩電機的輸出軸重合，由此解決了方位框尺寸過大無法直接測量。橫滾齒輪和俯仰齒輪均非整個齒輪，而是采取扇形齒輪方式，結構更加緊湊。框架結構包括底板、底座、橫滾框、俯仰框、方位框材料為超硬鋁7050，軸系包括橫滾軸、俯仰軸以及橫滾扇形齒輪，俯仰扇形齒輪材料為2Cr 13。
本發明的原理是三軸慣性穩定平臺三框架系統，由外至內分別是橫滾框、俯仰框和方位框。橫滾框的回轉軸沿著飛機的飛行方向，用以隔離飛機的橫滾角運動；俯仰框的回轉軸沿飛機機翼方向，用以隔離飛機的俯仰角運動；方位框的回轉軸垂直向下，用以隔離飛機的方位角運動；各回轉軸均以順時針旋轉為正。由于相機的鏡頭需要垂直向下，所以方位框設計成中空的環型結構，工作時相機安裝在方法框上。如圖8所示，Mr為橫滾驅動系統，Mp為俯仰框驅動系統，Ma為方位框驅動系統；GX為X向陀螺，敏感橫滾框沿橫滾軸相對于慣性空間的轉動角速度，Gy為Y向陀螺，敏感俯仰框沿俯仰軸相對于慣性空間的轉動角速度，Gz為Z向陀螺，敏感方位框沿方位軸相對于慣性空間的轉動角速度'K、Ay為安裝在俯仰框上的加速度計，其中Ax為X向加計，敏感橫滾框的旋轉加速度，Ay為Y向加計，敏感俯仰框的旋轉加速度；RX、Ry> Rz為測量框架間相對轉角三支碼盤，其中，Rx為橫滾碼盤，用于測量橫滾框相對于機座的轉動角度，Ry為俯仰碼盤，用于測量俯仰框相對于橫滾框的轉動角度，Rz為方位碼盤，用于測量方位框相對于俯仰框的轉動角度；&、Kp、Ka分別為橫滾框架、俯仰框架和方位框架的功率驅動模塊；伺服控制系統根據速率陀螺敏感到的框架角速率信息和加速度計、磁羅盤測量出的姿態信息產生控制信號，控制信號經過功率驅動模塊轉換為電壓信號給力矩電機，力矩電機輸出驅動力矩，通 過三套驅動系統反向驅動三個框架轉動，實現抵消干擾力矩，實時跟蹤和穩定遙感載荷視軸的目的；橫滾軸支撐采用機械軸承加一種非對稱徑向被動磁軸承的雙支撐結構，在承重方向被動磁軸承轉子磁鋼為非整環結構，定子磁鋼為整環結構，則轉子磁鋼與定子磁鋼之間的力的作用不再相互抵消，可對外表現出恒定力的作用，由此可以產生卸載的作用，減小了橫滾軸轉動的摩擦，提高了系統的精度；同時，機械軸承起到了被動磁軸承的保護軸承作用。本發明與現有技術相比的優點在于(I)本發明的結構實現了精度高、大負載、質量輕的優點。( 2 )本發明橫滾驅動系統、俯仰驅動系統和方位框驅動系統為間接驅動方式，其中橫滾驅動系統、俯仰驅動系統為力矩電機、一級行星齒輪減速、二級齒輪減速；方位框驅動系統為力矩電機、一級行星齒輪減速、二級鋼絲繩減速，在保證結構緊湊前提下，增大了減速比，而且力矩大、響應快，有利于進一步控制精度的提高。(3)本發明采用被動磁軸承實現了橫滾軸的卸載，減小了摩擦，有助于平臺承載能力的提聞及進一步控制精度的提聞。(4)本發明的橫滾齒輪和俯仰齒輪均非整個齒輪，而是采取扇形齒輪方式，結構更加緊湊。(5)本發明中轉角測量系統中方位碼盤直接安裝于方位行星減速器軸端，解決了方位環直徑過大無法直接測量其轉角，簡化了平臺結構。(6)本發明中安裝了數字磁羅盤元件，提供了對方位框航向角的測量，實現了方位框相對于地面航向的測量與控制。(7)本發明的整體結構采用懸掛式密閉框式結構，提高了整體剛度，減小了體積和質量。(8 )本發明的主要框架結構材料選用了超硬鋁7050，在保證平臺結構性能前提下，
盡量減小其質量。
圖I為本發明的慣性穩定平臺立體示意圖；圖2為本發明的慣性穩定平臺A-A剖視圖；圖3為本發明的慣性穩定平臺B-B剖視圖；圖4為本發明的慣性穩定平臺磁軸承結構示意5為本發明的慣性穩定平臺俯仰方位組件三維視圖；圖6為本發明的慣性穩定平臺底板底座組件三維視圖；圖7為本發明的慣性穩定平臺橫滾框三維視圖； 圖8為本發明的慣性穩定平臺結構原理簡圖。
具體實施例方式如圖1、2、3、4、5、6、7、8所示，一種高精度大負載慣性穩定平臺，包括平臺框架系統、驅動系統、減震系統、框架支撐系統、慣性測量系統、轉角測量系統；其中OXYZ為本平臺的空間坐標系，X向為飛機飛行方向，Y向為機翼方向，Z向垂直于大地；平臺框架系統自下而上依次連接為底板101、底座102、橫滾框103、俯仰框104和方位框105 ;平臺工作時，相機106置于方位框105之上；橫滾框103的回轉軸沿著飛機的飛行方向，用以隔離飛機的橫滾角運動；俯仰框104的回轉軸沿飛機機翼方向，用以隔離飛機的俯仰角運動；方位框105的回轉軸垂直向下，用以隔離飛機的方位角運動；各回轉軸均以順時針旋轉為正；底板101與飛機的固連，底座102通過減震系統與底板101固連在一起；底座上固定兩個橫滾框支座102-1，橫滾框103則通過同軸安裝在橫滾支座102-1上的兩個橫滾軸411，實現橫滾框103繞橫滾軸411的自由旋轉；俯仰框104通過同軸安裝在橫滾框103上的兩個俯仰軸421，實現俯仰框104繞橫滾框103的自由旋轉；方位框105則通過方位軸承431安裝于俯仰框104上，實現方位框105繞俯仰框104的自由旋轉；穩定平臺方位框105的轉軸、俯仰軸421、橫滾軸411相互正交；驅動系統包括橫滾框驅動系統、俯仰框驅動系統和方位框驅動系統；橫滾框驅動系統由橫滾力矩電機211、橫滾行星齒輪減速器212、橫滾減速器齒輪213、橫滾齒輪214依次串接而成；俯仰框驅動系統由俯仰力矩電機221、俯仰行星齒輪減速器222、俯仰減速器齒輪223、俯仰齒輪224依次串接而成；方位框驅動系統由方位力矩電機231、方位行星齒輪減速器232、方位減速器線輪233、方位鋼絲繩減速系統234依次串接而成；減震系統由固連在底板101與底座102之間的四個金屬減震器301構成，每個金屬減震器301對稱安裝于底板101的四個角上；框架支撐系統包括橫滾框支撐系統、俯仰框支撐系統和方位框支撐系統，其中橫滾框支撐系統包括橫滾軸411、橫滾機械軸承412、永磁力支撐系統44，橫滾軸411由橫滾機械軸承412和永磁力支撐系統44組合提供支撐；永磁力支撐系統44包括轉子磁鋼441、定子磁鋼442、轉子套筒443、磁鋼襯環444、磁軸承支座445，是一種非對稱結構的徑向被動磁軸承，其中轉子磁鋼441通過轉子套筒442固定于橫滾軸411，定子磁鋼442和磁鋼襯環444組合在一起通過磁軸承支座445固定于橫滾框103 ;俯仰框支撐系統中安裝在橫滾框103上的兩個俯仰軸421直接由俯仰機械軸承422來提供支撐，實現俯仰框104繞橫滾框103的自由旋轉；方位框支撐系統中通過方位軸承431來提供支撐，使得方位框105安裝于俯仰框104之上；慣性測量系統包括三個陀螺，即X向陀螺501、Y向陀螺502,Z向陀螺503，兩個加速度計，即X向加速度計504和Y向加速度計505、及磁羅盤506 ；其中X向陀螺501和Y向陀螺502通過正交式橫滾俯仰陀螺支架507安裝在俯仰框104上，Z向陀螺503安裝在方位框105上，X向加速度計504、Y向加速度計505通過正交式加計支架508安裝在俯仰框104上；磁羅盤506安裝在方位框105底部；所述X向陀螺501敏感軸沿橫滾軸411方向，Y向陀螺502敏感軸沿俯仰軸421方向，Z向陀螺503敏感軸沿方位框105轉軸方向，X向加速度計504敏感軸與橫滾軸411方向正交，Y向加速度計505敏感軸與俯仰軸421方向正交；轉角測量系統由三個碼盤組成，即橫滾碼盤601、俯仰碼盤602和方位碼盤603 ;其中橫滾碼盤601直接安裝于橫滾軸411外端，測量橫滾框103相對底座102的轉角；俯仰碼盤602直接安裝于俯仰軸421外端，測量俯仰框104相對于橫滾框103的轉角；方位碼盤603則安裝于方位行星齒輪減速器232輸出軸外端，測量方位框105相對于俯仰框104的轉角；如圖1、5、7所示，所述橫滾框103結構為懸掛整體式密閉結構，回轉軸沿飛機飛行方向；俯仰框104和方位框105設計成中空的環型結構；慣性穩定平臺工作時，相機106視軸與方位框105轉軸重合，便于實現航拍時相機106的視軸跟蹤當地垂線；
如圖3所示，橫滾驅動系統、俯仰驅動系統和方位框驅動系統均為二級間接驅動方式；橫滾驅動系統、俯仰驅動系統為一級行星齒輪減速、二級齒輪減速；方位框驅動系統為一級行星齒輪減速、二級鋼絲繩減速；其中一級行星齒輪減速比為3 5, 二級減速比為8 10。如圖2、3所示，橫滾框支撐系統中的橫滾機械軸承411和俯仰框支撐系統中的俯仰機械軸承421，采取“面對面”雙列角接觸球軸承方式，C級精度，安裝時沿軸承軸向預緊，成對安裝使用；方位框支撐系統中的方位軸承431為鋼絲滾道球軸承，根據平臺具體尺寸定制。如圖2、3、4所示，橫滾框支撐系統中的永磁力支撐系統44作為一種非對稱結構的徑向被動磁軸承，在承重方向轉子磁鋼441為非整環結構，定子磁鋼442為整環結構，因此轉子磁鋼441與定子磁鋼442之間的力的作用不再相互抵消，可對外表現出恒定力的作用；該永磁力支撐系統44工作方式為吸力型；為了固定非整環的定子磁鋼442，需要填充磁鋼襯環444補成整環結構；本磁軸承的定子磁鋼442和轉子磁鋼441材料為釤鈷永磁材料，磁鋼襯環444材料為鋁合金。如圖2、3、5所示，慣性測量系統組成中的X向陀螺501、Y向陀螺502、Ζ向陀螺503為光纖速率陀螺；所述X向加速度計504、Υ向加速度計505為石英撓性加速度計；所述X向陀螺501、Y向陀螺502為雙軸陀螺，共用處理模塊，結構緊湊；如圖2、3所示，轉角測量系統包含三個碼盤，橫滾碼盤601和俯仰碼盤602為直接測量，其軸線分別與橫滾軸411和俯仰軸421重合；方位碼盤603則采取間接測量法，軸線與方位力矩電機231的輸出軸重合，由此解決了方位框105尺寸過大無法直接測量。如圖5、6所示，橫滾齒輪214和俯仰齒輪224均非整個齒輪，而是采取扇形齒輪方式，結構更加緊湊。框架結構包括底板101、底座102、橫滾框103、俯仰框104、方位框105材料為超硬鋁7050，軸系包括橫滾軸411、俯仰軸421以及橫滾扇形齒輪214，俯仰扇形齒輪224材料為2Crl3。
本發明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域 專業技術人員公知的現有技術。
權利要求
1.一種高精度大負載慣性穩定平臺，其特征在于包括平臺框架系統、驅動系統、減震系統、框架支撐系統、慣性測量系統和轉角測量系統； 平臺框架系統自下而上依次連接為底板(101)、底座(102)、橫滾框(103)、俯仰框(104)和方位框(105);慣性穩定平臺工作時,相機(106)置于方位框(105)之上；橫滾框(103)的回轉軸沿著飛機的飛行方向，用以隔離飛機的橫滾角運動；俯仰框(104)的回轉軸沿飛機機翼方向，用以隔離飛機的俯仰角運動；方位框(105)的回轉軸垂直向下，用以隔離飛機的方位角運動；底板(101)與飛機固連，底座(102)通過減震系統與底板(101)固連在一起；底座(102)上固定兩個橫滾框支座(102-1)，橫滾框(103)通過同軸安裝在橫滾支座(102-1)上的兩個橫滾軸(411)上，實現橫滾框(103)繞橫滾軸(411)的自由旋轉；俯仰框(104)通過同軸安裝在橫滾框(103)上的兩個俯仰軸(421 )，實現俯仰框(104)繞橫滾框(103)的自由旋轉；方位框(105)通過方位軸承(431)安裝于俯仰框(104)上，實現方位框(105)通過轉軸繞俯仰框(104)自由旋轉；方位框(105)的轉軸、俯仰軸(421)、橫滾軸(411)相互正交； 驅動系統包括橫滾框驅動系統、俯仰框驅動系統和方位框驅動系統；橫滾框驅動系統由橫滾力矩電機(211)、橫滾行星齒輪減速器(212)、橫滾減速器齒輪(213)、橫滾齒輪(214)依次串接而成；俯仰框驅動系統由俯仰力矩電機(221)、俯仰行星齒輪減速器(222)、俯仰減速器齒輪(223)、俯仰齒輪(224)依次串接而成；方位框驅動系統由方位力矩電機(231)、方位行星齒輪減速器(232)、方位減速器線輪(233)、方位鋼絲繩減速系統(234)依次串接而成； 減震系統由固連在底板(101)與底座(102 )之間的四個金屬減震器(301)構成，每個金屬減震器(301)對稱安裝于底板(101)的四個角上； 框架支撐系統包括橫滾框支撐系統、俯仰框支撐系統和方位框支撐系統；其中橫滾框支撐系統包括橫滾軸(411)、橫滾機械軸承(412)和永磁力支撐系統(44);橫滾軸(411)由橫滾機械軸承(412)和永磁力支撐系統(44)組合提供支撐；永磁力支撐系統(44)包括轉子磁鋼(441)、定子磁鋼(442)、轉子套筒(443)、磁鋼襯環(444)、磁軸承支座(445)，是一種非對稱結構的徑向被動磁軸承，其中轉子磁鋼(441)通過轉子套筒(442)固定于橫滾軸(411),定子磁鋼(442)和磁鋼襯環(444)組合在一起通過磁軸承支座(445)固定于橫滾框(103);俯仰框支撐系統中安裝在橫滾框(103)上的兩個俯仰軸(421)直接由兩個俯仰機械軸承(422)來提供支撐，實現俯仰框(104)繞橫滾框(103)的自由旋轉；方位框支撐系統中通過方位軸承(431)來提供支撐，使得方位框(105 )安裝于俯仰框(104 )之上； 慣性測量系統包括X向陀螺(501)、Y向陀螺(502 )、Z向陀螺(503 )、X向加速度計(504 )和Y向加速度計(505)及磁羅盤(506);其中X向陀螺(501)和Y向陀螺(502)通過正交式橫滾俯仰陀螺支架(507)安裝在俯仰框(104)上，Z向陀螺(503)安裝在方位框(105)上，X向加速度計(504)、Y向加速度計(505)通過正交式加計支架(508)安裝在俯仰框(104)上； 磁羅盤(506 )安裝在方位框(105 )底部；所述X向陀螺(501)敏感軸沿橫滾軸(411)方向，Y向陀螺(502)敏感軸沿俯仰軸(421)方向，Z向陀螺(503)敏感軸沿方位框(105)轉軸方向，X向加速度計(504)敏感軸與橫滾軸(411)方向正交，Y向加速度計(505)敏感軸與俯仰軸(421)方向正交； 轉角測量系統由三個碼盤組成，即橫滾碼盤(601)、俯仰碼盤(602)和方位碼盤(603)；其中橫滾碼盤(601)直接安裝于橫滾軸(411)外端，測量橫滾框(103)相對底座(102)的轉角；俯仰碼盤(602)直接安裝于俯仰軸(421)外端，測量俯仰框(104)相對于橫滾框(103)的轉角；方位碼盤(603)安裝于方位行星齒輪減速器(232)輸出軸外端，測量方位框(105)相對于俯仰框(104)的轉角。
2.根據權利要求I所述的高精度大負載慣性穩定平臺，其特征在于所述橫滾框(103)結構為懸掛整體式密閉結構，回轉軸沿飛機飛行方向；俯仰框(104)和方位框(105)設計成中空的環型結構。
3.根據權利要求I所述的高精度大負載慣性穩定平臺，其特征在于所述橫滾驅動系統、俯仰驅動系統和方位框驅動系統為二級間接驅動方式；橫滾驅動系統、俯仰驅動系統為一級行星齒輪減速、二級齒輪減速；方位框驅動系統為一級行星齒輪減速、二級鋼絲繩減速；其中一級行星齒輪減速比為3 5，二級減速比為8 10。
4.根據權利要求I所述的高精度大負載慣性穩定平臺，其特征在于所述橫滾齒輪(214)和俯仰齒輪(224)均非整個齒輪，而是采取扇形齒輪方式，結構更加緊湊。
5.根據權利要求I所述的高精度大負載慣性穩定平臺，其特征在于所述橫滾框支撐系統中的橫滾機械軸承(411)和俯仰框支撐系統中的俯仰機械軸承(421)，采取“面對面”雙列角接觸球軸承方式，C級精度，安裝時沿軸承軸向預緊，成對安裝使用；方位框支撐系統中的方位軸承(431)為鋼絲滾道球軸承。
6.根據權利要求I所述的高精度大負載慣性穩定平臺，其特征在于所述永磁力支撐系統(44)作為一種非對稱結構的徑向被動磁軸承，在承重方向轉子磁鋼(441)為非整環結構，定子磁鋼(442)為整環結構，因此轉子磁鋼(441)與定子磁鋼(442)之間的力的作用不再相互抵消，可對外表現出恒定力的作用；永磁力支撐系統(44)工作方式為吸力型；為了固定非整環的定子磁鋼(442)，需要填充磁鋼襯環(444)補成整環結構。
7.根據權利要求I所述的高精度大負載慣性穩定平臺，其特征在于所述X向陀螺(501), Y向陀螺(502)、Z向陀螺(503)為光纖速率陀螺;所述X向加速度計(504)、Y向加速度計(505)為石英撓性加速度計；所述X向陀螺(501)、Y向陀螺(502)為雙軸陀螺。
8.根據權利要求I所述的高精度大負載慣性穩定平臺，其特征在于所述橫滾碼盤(601)和俯仰碼盤(602)為直接測量，其軸線分別與橫滾軸(411)和俯仰軸(421)重合；方位碼盤(603)則采取間接測量法，軸線與方位力矩電機(231)的輸出軸重合，解決了方位框(105)尺寸過大無法直接測量。
9.根據權利要求I所述的高精度大負載慣性穩定平臺，其特征在于所述底板(101)、底座(102)、橫滾框(103)、俯仰框(104)和方位框(105)材料為超硬鋁7050。
10.根據權利要求I所述的高精度大負載慣性穩定平臺，其特征在于所述橫滾軸(411)、俯仰軸(421)及橫滾齒輪(214 )、俯仰齒輪(224 )材料為2Cr 13。
全文摘要
一種高精度大負載慣性穩定平臺，由平臺框架系統、驅動系統、減震系統、框架支撐系統、伺服控制系統、慣性測量系統、轉角測量系統組成；框架支撐系統實現了橫滾框被動懸浮卸載，減小了摩擦，提高平臺穩定精度；驅動系統根據控制指令實現飛機角運動的隔離；減震系統隔離飛機高頻線振動；伺服控制系統根據監測的平臺角運動信息，按照一定的控制算法實時解算處平臺相對確定；慣性測量系統和轉角測量系統監測飛機角運動引起的平臺角運動信息；本發明有效隔離了飛機角運動及振動，減小了平臺摩擦力，提高了平臺穩定精度，適用于航空遙感、目標跟蹤等。
文檔編號G01C21/18GK102778234SQ20121029594
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者劉剛, 周向陽, 張建斌, 張鈺, 房建成, 鐘麥英 申請人:北京航空航天大學