动基座下确定当地地垂线方向的新方法技术

一种动基座下确定当地地垂线方向的新方法，是通过建立倒立摆系统来完成确定当地地垂线方向，其特征在于：该系统主要是由机械装置（被控对象）和控制器两大部分组成：　　　　该机械装置由小车（３）、物理摆（５）、导轨（１３）、左支架组件（１）、右支架组件（１６）和工作台（１７）组成；该导轨（１３）的左右两端分别与左支架组件（１）上的支架（２０）和右支架组件（１６）上的支架（２０），通过内六角螺钉（１８）相固连，而左支架组件（１）和右支架组件（１６）则通过螺栓（１９）分别固定在工作台（１７）的台面两侧上；其中：　　　　该物理摆（５）的安装联接是：在物理摆（５）上端设有一个通孔，测量其角位移的电位器（１０）的旋转轴穿过该通孔并用螺钉连接；电位器（１０）固定在电位器支架（１２）上，而电位器支架（１２）则通过螺钉固定在小车（３）的上小车垫板３４上；　　　　该控制器由信号检测装置（４１）、信号处理装置（４２）、信号放大装置（４３）、控制电机和控制箱（４４）五部分组成；　　　　该控制器设有“模拟－数字转换控制开关Ｋ”装置（４５），其中信号检测装置（４１）、模拟信号处理装置（４２）和信号放大装置（４３）以印刷电路板组装成插件的形式被安装在控制箱（４４）内；　　　　该测量小车（３）的位移电位器（２）和测量物理摆（５）角位移的电位器（１０），通过引线和插头Ｐ５与信号检测装置（４１）中的插座Ｐ２相连；　　　　该信号检测装置（４１）通过插头Ｐ４与模拟信号处理装置（４２）的插座Ｌ４相连，插头Ｌ４与信号放大装置（４３）相连，信号放大装置（４３）与控制电机的输入端相连；模拟信号处理装置（４２）中的输出插头Ｌ１与计算机内的数字信号处理装置相连；　　　　控制箱（４４）上的控制面板（４７）设置安装有：电源开关（４６）、“模拟－数字转换控制开关Ｋ”装置（４５）、信号零位调节器（４８）、增益调节器（４９）及信号测量孔（５０）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种，是基于仿人控制倒立摆系统的控制机理，借助于高科技的控制技术，通过安装在动基座上的小车将一物理摆稳定在铅垂方向不动，这个方向就是当地地垂线方向，它提供了一种水平基准。这里动基座的动态行为可以理解为它可以作加速运动，也可以作俯仰运动等。也就是说即使动基座在这种复杂形式的运动下，物理摆仍保持在其铅垂方向不变。所以它在任何时刻都给出了当地地垂线方向。它是通过高科技控制手段准确地确定当地地垂线方向，属于控制理论与应用
<二>
技术介绍
确定当地地地垂线方法有许多种，比较简单比较常见的有以重锤或液体开关为敏感元件的垂直陀螺仪(也称地平仪)，常用于普通的军用、民用飞机上。由于它们存在原理上的误差，所以其定位精度比较低，约在30角分以内；还有一种是以加速度计为敏感元件的惯性导航平台，它的定位精度较高，可以在10角分以内，但造价昂贵。本专利技术的目的是提供一种，该方法定位精度高，无原理误差，实现简单，它的成功应用将可取代陀螺平台。<三>
技术实现思路
本专利技术一种，是在仿人控制倒立摆系统的控制机理上延伸而成，其技术途径是通过建立倒立摆系统来完成确定当地地垂线方向，而该系统主要是由机械装置(被控对象)和控制器两大部分组成；一.机械装置(被控对象)的组成是由于机械装置与被控对象紧密地联系在一起，因此通常将机械装置也统称为被控对象；其机械装置由真正的被控对象(小车3和物理摆5)、导轨13、左支架组件1、右支架组件16和工作台17(桌子)等几个主要部件组成；其中，连接关系是导轨13的左右两端分别与左支架组件1上的支架20和右支架组件16上的支架20，通过内六角螺钉18相固连，而左支架组件1和右支架组件16则通过螺栓19分别固定在工作台17的台面两侧上；其中<1>、左支架组件1，由支承导轨13的支架20、一对轴承座组件25，皮带轮组件22和电位器支架26等主要部件组成；它们都被安装在左安装底板21上，其中支架20对导轨13的左端起支承作用，而左安装底板21则通过四个螺栓19固定在工作台17的左侧；其中电位器支架26对测量小车位移电位器2起支承作用，电位器2通过档圈38和三个螺钉固定在电位器支架26上；其中皮带轮组件22，由皮带轮15、心轴23和轴套24相互联结组成；它们被安装在一对轴承座组件25上，轴承座组件25对它们起支承作用；其中皮带轮的心轴23即其旋转轴的两端被支承在轴承座组件25上，电位器2被支承在电位器支架26上，电位器2的旋转轴与心轴23在向一轴线方向，将电位器2的旋转轴通过轴套24与心轴23连成一体并用螺钉固紧，使电位器2的旋转轴与皮带轮15保持同轴转动；由于左端皮带轮15通过传动皮带14与小车3相连接的，因此，当小车3在导轨13上移动时，通过传动皮带14带动皮带轮15转动，同时也带动电位器2的旋转轴转动，此时电位器2旋转轴转过角度的大小与小车3在导轨13上的位移成正比，所以，电位器的输出便检测出小车3在导轨13上移动信号的大小。<2>、右支架组件16，由支承导轨13的支架20、电机轴支座组件29、皮带轮组件22和电机座30等主要部件组成，且都被安装在电机安装底板27上，而电机安装底板27，则通过四个螺栓19固定在工作台17的右侧；其中支架20对导轨13的右端起支承作用；其中电机连接轴28上有三个互成120°的通孔，通过三个螺钉将电机连接轴28与皮带轮15连成一体，因此，电机连接轴28也是皮带轮的旋转轴，即皮带轮轴，在电机连接轴28的下端沿其轴线方向镗有一圆孔，控制电机的旋转轴将插入此孔内，通过销钉将电机旋转轴与电机连接轴28连成一体；据此，电机连接轴28将控制电机与皮带轮15构成同轴转动；其中电机轴支座组件29是为安装电机连接轴28所用，电机连接轴28的上端通过轴承安装在其上，它对电机连接轴28起到支承作用；其中电机座30对控制电机起支承作用，电机座30下端设有两个通孔，通过两个螺钉将其固定在电机安装底板27上；其上端也设有两个通孔，当控制电机被安放在电机座30上时，电机压板31通过上述二通孔，用两个螺钉将控制电机固紧在电机座30上。如此，控制电机已经被固定且与皮带轮15保持同轴转动，当控制电机轴转动时，便带动右皮带轮15作相应的转动，右端皮带轮15通过其上的传动皮带14带动小车3在导轨13上移动，小车3便通过测量物理摆角位移电位器支架12带动物理摆5作相应的运动。<3>、小车3，是由两块小车侧板32和两块上、下小车垫板34、35组成的；小车3组装成以后，从其外形上看是一个中间为空心的薄壁长方体，导轨13正好从其中心穿过，因而，使小车3正好被支承在导轨13上；小车组件有以下几个主要部分组成，具体组成详述如下两块小车侧板32位于小车3的左右两侧，且分别与导轨13两侧平行，在它的外侧开有四个安装小车轴33的通孔，在它的内侧也有四个小的通孔，分别用于固定上、下小车垫板34、35；小车轴33共有四根，每根轴的两端均安装上滚珠轴承，四根轴的两端分别与小车两侧的小车侧板32上外侧的四个孔通过螺母相固连成为一体而构成了小车3的外形，它是一个中间空心的长方体，小车3通过滚珠轴承被支承在导轨13上，据此，小车3可以在导轨13上来回地运动，这里的滚珠轴承起支承和减小摩擦的作用；上、下两块小车垫板34、35，它们的两侧均有螺纹孔，通过螺钉将两块上、下小车垫板34、35分别与两块小车侧板32的上、下两边相固连，这样两块小车垫板34、35分别成为小车3的顶部和底部；小压板36上开有四个小通孔，它们都是用于固定传动皮带14之用，传动皮带14的右端向上绕过右支架组件16上的右端皮带轮15以后，用两个螺钉螺母连同小压板36一起被固定在下小车垫板35的右侧；传动皮带14的左端向上绕过左支架组件1上的左端皮带轮15以后，同样用两个螺钉螺母固定在下小车垫板35的左侧；据此，通过传动皮带14将小车3和左右支架组件1、16上的左右端皮带轮15连系在一起，因此当控制电机转动时，便带动左右端皮带轮15和传动皮带14使小车3在导轨13上运动(左右端皮带轮形状尺寸是一样的)；<4>、物理摆5的安装联接是测量物理摆5角位移的电位器支架12(图15)，其上有三个互成120°的通孔，测量物理摆5角位移的电位器10通过这三个孔用螺钉固定其上，电位器支架12的下端有二个螺钉孔，通过螺钉将其固定在小车3的上小车垫板34上。物理摆5的上端有一通孔，测量其角位移的电位器10的转轴将穿过它，并用螺钉与之固联成一体而随之转动。这样，在控制电机作用下，物理摆5便随小车3在导轨上自由运动。<5>、图2中的重物6、滑轮7、吊杆8、尼龙绳9和支承杆11等提供一参考地垂线方向。二、控制器的组成及其功能如下该控制器由信号检测装置41、信号处理装置42(包括模拟信号处理装置和数字信号处理装置)、信号放大装置43、控制电机和控制箱44五大部分组成；该控制器设有“模拟一数字转换控制开关K”装置45，其中信号检测装置41、模拟信号处理装置42和信号放大装置43等以印刷电路板组装成插件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈程智，
申请(专利权)人：沈程智，
类型：发明
国别省市：