稳定平台与控制系统技术方案———稳定平台与控制系统技术方案

　
  1 概述
　　
　　航空重力测量是通过机载重力仪，对被测地区和目标重力进行探测。要做到准确的测量，机载重力仪的稳定平台和控制系统非常重要。通过稳定平台可以隔离飞机运动引起的扰动，消除抖动，提供稳定的输出。  
2 主要功能
　　双轴陀螺稳定系统保证平台的稳定性；系统具备跟踪、手动、收藏等工作模式，模式间的转换由位于操控盒上的开关实现。
3 系统构成
　　统由以下部分组成：稳定平台、操控单元、电子控制单元等组成。稳定转台内安装有重力仪。
4主要性能指标
a． 平台工作范围：方位轴n ×360°（连续）
b． 俯仰轴 -80°～+20°
c． 最大角速度≥20°/s
d． 最大角加速度≥30°/s2
e． 稳定精度≤0.3mrad（RMS）
f． 航向精度：0.15°(2米基线)
g． 姿态精度：0.3°
h． 重量：20㎏
g. 供电：直流 28V，满足GJB181-86的规定
h. 功率：不大于250W

5技术方案
5.1稳定平台工作原理
　　稳定平台采用两轴环架系统作为重力仪的平台，在平台上放置ADU7600定位定向测姿系统，ADU7600里的光纤陀螺敏感姿态角的变化经放大后反馈给环架的力矩电机，通过力矩电机驱动平台保持稳定。稳定原理见图1。这种稳定方式属于整体稳定方式，具有很强的通用性，可根据需要安装各种传感器来满足不同的功能。此项控制技术，已经成功应用到多系统中。
  
  

图1 平台稳定原理示意图
  
  

图2稳定平台功能组成框图
5.2结构方案
　　航空重力测量所用的重力仪位于陀螺稳定平台上，稳定平台外形采用“盆状”整体结构，以便嵌入安装。在方位与俯仰两个方向具有系统所要求的搜索范围。
　　陀螺稳定平台安装ADU7600定位定向测姿系统，该系统内嵌方位、俯仰角、位置传感器，可提供当前平台的运动状态和所在位置的角度数据输出。
　　稳定平台安装方式根据需要采取吊装方式，利用法兰和载体连接。
  5.3 系统电气方案
　　稳定平台接收操控盒的操控指令，完成规定的动作，操控盒接收稳定平台的状态信息,形成闭环控制。
　　稳定转台内安装有叁块电路板，叁块电路板分别为电源板、伺服控制板和接口控制电路板。电源板完成重力仪加电控制并产生5V、12V、±15V电源；伺服控制板完成伺服校正、功放、加电控制、通讯及转换功能；接口控制电路板接收ADU602输出的位置、方位、姿态等信息，并根据操控盒的操控向伺服控制系统发出控制指令。
　　操控盒主要由电源、计算机、通讯、记录仪等模块组成，计算机采集位于操控盒上的开关状态，完成相应的功能；通讯电路完成计算机与伺服控制板间的信息交换；记录仪用于采集重力仪输出的数据。
  5.4伺服控制方案
伺服控制系统完成控制万向架系统的稳定和以下工作模式的控制：
1、 跟踪模式：稳定平台在方位和俯仰两个方向可根据操控盒发出的信息，进行保持姿态的跟踪，实现对预定区域的探测；
2、 手动模式：操纵手柄可以控制稳定平台在方位和俯仰两个方向运动，进行手动搜索、跟踪和观察目标。
3、 服务模式：用于系统的自检。
　　通过合理选取陀螺、伺服电机和伺服回路设计，可以满足系统稳定精度及角速度和角加速度要求。
  5.5 操作控制方案
　　系统操作原理以简单、快速操作为准则，使人机工效最佳。对航空重力测量的所有操作可通过操控盒完成。
　　操控盒由一组控制开关和拇指式操纵杆等组成。操控手通过操纵控制盒，完成对工作状态的控制、系统工作模式的转换和对目标的搜索、跟踪。
　　操控盒上的操纵杆采用拇指式力敏传感器，体积小，操控灵活，具有非常好的人机工效。

6 方案技术特点
　　电路位于转台内部，没有电子箱，机电一体，布局合理，结构紧凑，电气连接简单。
　　稳定转台使用的电机、轴承、解算器、密封圈等关重件已国产化，采购周期短，成本低。
　　为了使稳定转台内安装的重力仪在高空有良好的压力工作环境，在稳定转台上安装有呼吸筏，保持高空转塔内外的压力平衡。
　　稳定转台上安装有计时器，以记录系统工作时间；
　　稳定转台采用动态密封技术，以适应环境要求。
　　在稳定转台上安装了ADU602，可准确测量转台相对于飞机的方位和俯仰角。
7．使用环境
　环境温度：-40℃～+60℃；
　防雨、防潮、防霉；
　电磁干扰满足国军标；
　振动环境满足飞机机载振动环境要求。