一种用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置及其方法，装置包括：倾角传感器，用于测量转台的倾斜角度；数据传输接口，用于输入和输出倾角传感器生成的倾斜角度、惯性稳定平台的反馈指令以及模拟机动平台的运动和振动的模拟指令；数据处理单元，用于接收倾斜角度，计算机动平台相对于惯性稳定平台的角速度，并根据倾斜角度、角速度计算虚拟脱靶量；数据显示单元，用于显示虚拟脱靶量。根据本发明专利技术实施例提供的装置，能够获知惯性稳定平台在抑制载具在行驶过程中带来的扰动的性能，进而更精确地估计平台在实际使用中的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置及其方法


[0001]本专利技术属于机电控制领域，具体涉及一种用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置及其方法。

技术介绍

[0002]惯性稳定平台的目的是保障科研观测设备、武器装备的视轴稳定，被广泛应用于车辆、船舶、飞机和卫星系统中，抑制因载体姿态的运动导致的视轴偏差。内场检验惯性稳定平台性能的仿真环境通常需要摇摆台和靶标，其中摇摆台负责仿真车辆、船舶、飞机或卫星在工作过程中的姿态变化和振动，靶标负责模拟目标，惯性稳定平台在摇摆台的干扰下跟踪的脱靶量即可表示它的稳定性能。这样的内场仿真试验，是比较耗费人力、财力和时间的，通常只有在装备已经接近完成的后期才能进行，而且时间紧、任务重。惯性稳定平台的研制涉及到光学、机械、电子学协同工作，过程繁琐、复杂，不确定因素较多，在内场检验前又缺少试验条件，机电控制工程师无法评估所设计的参数能否设备满足性能要求，所以在整个惯性稳定平台的生产阶段，迫切需要一种能够简易、高效、准确的测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出一种用于测试惯性稳定平台性能的方法和虚拟仿真装置，该装置通过测试稳定平台速度稳定回路的性能，估算出设备对载具行驶过程中产生的扰动的抑制效果，能够在项目初期，为机电控制工程师设计控制系统参数提供参考。
[0004]本专利技术第一方面提供了一种用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置，包括：倾角传感器，用于测量所述转台的倾斜角度；数据传输接口，用于输入和输出所述倾角传感器生成的倾斜角度、所述惯性稳定平台的反馈指令以及模拟机动平台的运动和振动的模拟指令；数据处理单元，用于接收所述倾斜角度，并根据所述反馈指令以及所述模拟指令计算所述机动平台相对于所述惯性稳定平台的角速度，并根据所述倾斜角度、所述角速度计算虚拟脱靶量；数据显示单元，用于显示所述虚拟脱靶量。
[0005]优选地，所述倾角传感器安装于所述惯性稳定平台的转台的方位轴上测量倾斜角度，所述倾斜角度包括俯仰平面度E1及俯仰角度E2。
[0006]优选地，所述惯性稳定平台的反馈指令提供在偏航、俯仰、横滚三个方向的速度扰动数据，所述模拟机动平台的运动和振动的模拟指令提供机动平台的运动扰动、振动扰动以及其他扰动数据。
[0007]优选地，偏航速度扰动V
Azi
满足关系式
[0008][0009]其中，表示机动平台的运动扰动，为一经验预设的等效正弦函数，
表示振动扰动，f(K，ω，n)表示其他扰动，K表示平均功率、ω表示高斯白噪声的带宽，俯仰速度扰动V
Pit
、横滚速度扰动V
Rol
和V
Azi
的计算式形式一致，分别用A2、A3代替A1，ω2、ω3代替ω1，μ2、μ3代替μ1。
[0010]优选地，所述计算虚拟脱靶量包括：
[0011]计算所述惯性稳定平台的第一速度V
α_d
和第二速度V
β_d
，所述第一速度和所述第二速度满足关系式：
[0012]V
α_d
＝V
Azi
+V
Rol
*tan(E1+E2)；
[0013]V
β_d
＝V
Pit
。
[0014]优选地，所述数据传输接口还用于接收和输出机动平台相对于所述惯性稳定平台角加速度。
[0015]优选地，若所述数据传输接口输出机动平台相对于所述惯性稳定平台的角加速度，对V
α_d
和V
β_d
求导作为第一速度和第二速度
[0016]优选地，计算所述惯性稳定平台在速度扰动影响下产生的视轴偏差，即虚拟脱靶量，所述虚拟脱靶量满足关系式：
[0017][0018][0019]其中，x
α
(n)为第一方向脱靶量，x
β
(n)为第二方向脱靶量，V
a
为平台的第一预设速度，V
β
为平台的第二预设速度。
[0020]优选地，所述数据显示单元显示所述虚拟脱靶量包括：将第一方向脱靶量x
α
(n)、第二方向脱靶量x
β
(n)、脱靶量极大值maxx(n)和脱靶量均方根值σ[x(n)]显示在界面上。
[0021]本专利技术第二方面提供了基于第一方面提供的虚拟仿真装置所对应的方法，包括：获取转台的倾斜角度；获取所述惯性稳定平台的反馈指令以及模拟机动平台的运动和振动的模拟指令；基于所述反馈指令和所述模拟指令计算所述机动平台相对于所述惯性稳定平台的角速度，并根据所述倾斜角度、所述角速度计算虚拟脱靶量；显示所述虚拟脱靶量。
[0022]本公开提供的虚拟仿真装置及其方法用于模拟摇摆台及靶标并测试惯性稳定平台的性能，可以降低为了测试惯性稳定平台而搭建环境时所需耗费的大量资源，并通过计算虚拟脱靶量获取平台对于载具行驶扰动的抑制性能。
附图说明
[0023]图1为本专利技术涉及的用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术涉及的用于测试惯性稳定平台性能的方法流程示意图。
具体实施方式
[0025]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本
专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0026]下面结合附图和实施例对本公开做进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术作限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
[0028]在本专利技术中，摇摆台的设置可以通过装置模拟的机动平台实现虚拟仿真，惯性稳定平台的设置可以通过输入装置的惯性稳定平台的反馈指令实现虚拟仿真，从而减少了搭建摇摆台和真实惯性稳定平台过程的各种实体性耗费。
[0029]实施例1
[0030]图1为本专利技术涉及的用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置的结构示意图。
[0031]在一种实施方式中，用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置100包括倾角传感器101、数据传输接口102、数据处理单元103以及数据显示单元104。
[0032]倾角传感器101安装于惯性稳定平台的转台的方位轴上，用于测量转台的倾斜角度。
[0033]数据传输接口102用于输入和输出倾角传感器生成的倾斜角度、惯性稳定平台的反馈指令以及模拟机动平台的运动和振动的模拟指令。其中，惯性稳定平台的反馈指令提供在偏航、俯仰、横本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置，所述惯性稳定平台上固定有转台，其特征在于，包括：倾角传感器，用于测量所述转台的倾斜角度；数据传输接口，用于输入和输出所述倾角传感器生成的倾斜角度、所述惯性稳定平台的反馈指令以及模拟机动平台的运动和振动的模拟指令；数据处理单元，用于接收所述倾斜角度，并根据所述反馈指令以及所述模拟指令计算所述机动平台相对于所述惯性稳定平台的角速度，并根据所述倾斜角度、所述角速度计算虚拟脱靶量；数据显示单元，用于显示所述虚拟脱靶量。2.根据权利要求1所述的用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置，其特征在于：所述倾角传感器安装于所述惯性稳定平台的转台的方位轴上测量倾斜角度，所述倾斜角度包括俯仰平面度E1及俯仰角度E2。3.根据权利要求2所述的用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置，其特征在于：所述惯性稳定平台的反馈指令提供在偏航、俯仰、横滚三个方向的速度扰动数据，所述模拟机动平台的运动和振动的模拟指令提供机动平台的运动扰动、振动扰动以及其他扰动数据。4.根据权利要求3所述的用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置，其特征在于：偏航速度扰动V
Azi
满足关系式其中，A
1 sin(ω1n+μ1)表示机动平台的运动扰动，为一经验预设的等效正弦函数，表示振动扰动，f(K，ω，n)表示其他扰动，K表示平均功率、ω表示高斯白噪声的带宽，俯仰速度扰动V
Pit
、横滚速度扰动V
Rol
和V
Azi
的计算式形式一致，分别用A2、A3代替A1，ω2、ω3代替ω1，μ2、μ3代替μ1。5.根据权利要求4所述的用于测试惯性稳定平台性能的虚拟仿真装置，其特征在于，所述计算虚拟脱靶量包括：计算所述惯性稳定平台的第一速度V
α_d
和第二速度V
β_d
，所述第一速度和所述第二速度满足关...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，王伟国，姜润强，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：