單軸陀螺穩定實驗平臺

 

一、概述

單軸陀螺穩定平臺實驗系統，該系統由是利用陀螺儀特性保持平臺臺體方位穩定，用來測量運動載體姿態，併爲測量載體線加速度建立參考座標系，或用於穩定載體上的某些設備。該系統由MEMS綜合實驗裝置航測參考系統、雙軸電動轉檯、艦船模擬搖擺平臺三部分組成，檢測艦船系統和各分系統在各種搖擺和位置姿態下的動態技術性能。該設備主要由機械運動系統、感測檢測系統、信號採集處理系統和計算機控制系統組成，能實時模擬艦船在海上搖擺狀況。

二、技術規格

2.1 系統功能

在教學實際使用環境下能夠實現下述功能1）承載條件下模擬艦船在海上的搖擺運動，使負載能隔離載體的運動干擾，不斷調整平臺的姿態和位置的變化，保持動態姿態基準；2）通過實驗終端能對艦船模擬平臺進行控制模擬海面運動，通過感測器輸出姿態資料用於陀螺穩定實驗系統演示。

2.2 性能指標：

參數：

l長寬高500*500*550mml
自重25Kgl有效負荷>50Kgl
俯仰特性    +/-15degl
滾轉      +/-14degl
垂直升降    110mml
速度      50mm/sl
功率     60W*6l
電壓     DC24Vl
直流電機： DC24V/40W/3A /3000r/min
雙軸電動轉臺機械臺體採用UO形鋁合金框架結構，由內環橫滾軸框架和外環俯仰軸框架組成相互垂直的      轉動架構，採用直流電機驅動旋轉，實現三維空間任意位置和角度的姿態測量。負載尺寸：50mm*50mm*50mm；負載重量：0.5 kg；雙軸轉角範圍：連續無限（可以根據需要限位）；角位置綜合測量精度：±0.08°；速率範圍：1°/s～50 °/s；臺體外形尺寸：510mmX200mmX469mmH；2.2.3雙軸採集控制器採集控制器通過USB或串列介面連接計算機實現航姿模組信號的採集與電動轉檯的測量控制。測角資料採集頻率：20Hz；外形尺寸：260mmW×230mmW×88mmH；串口波特率：115200 bps；工作電源：220VAC/200W。

三、系統方案

3.1工作原理.

轉檯安裝面安裝三軸陀螺和加速度計等感測器，X軸和Y軸陀螺分別測量滾動角和俯仰角的角速率，並傳輸到計算機。3.1.2當支架帶動轉檯搖晃時，X軸和Y軸角度率發生變化，計算機發送控制信號給雙軸電動轉檯的滾動軸電機和俯仰軸電機反方向轉動，形成閉環控制系統，保持轉檯安裝面的穩定。3.1.3控制演算法採用經典PID控制演算法。

四、實驗內容

通過感測裝置系統將雙軸電動轉臺和艦船模擬搖擺臺有效結合到一起形成閉合環路實驗系統，既能進行單一MEMS綜合實驗又能進行陀螺穩定實驗。該系統必須具備用MATLAB軟體模擬艦船姿態模型，簡潔直觀的模擬出艦船在海上搖擺的狀況，並模擬出艦船負載相對某參考系保持穩定。