技術領域

本發明涉及一種航空遙感慣性穩定平臺不平衡力矩估計與補償方法，可用于各種 中、高精度的航空遙感用慣性穩定平臺不平衡力矩的補償，特別適合于具有質量不平衡 且跟蹤當地地理水平的航空遙感慣性穩定平臺。

背景技術

航空遙感系統在機動性、實時性、可重復觀測性、遙感設備可更換性、獲取高分辨 率遙感數據能力、經濟成本以及立體觀測等很多方面，都具獨特的優勢。因此，在西方 發達國家，用于城市規劃和基本地圖測繪大約65％以上的高分辨率空間數據是依靠航空 遙感系統來保證的。高分辨率對地觀測是航空遙感系統發展的重要方向，但是由于大氣 紊流和載機自身因素的影響，載機機體無法保持平穩，造成安裝在載機上的成像載荷視 軸搖晃，成像質量下降。慣性穩定平臺組成的高分辨率航空遙感平臺是解決這個問題的 有效措施。慣性穩定平臺用于隔離載機的角運動，跟蹤當地地理水平，消除干擾力矩對 成像載荷的影響，使成像載荷穩定成像。航空遙感用慣性穩定平臺是螺穩定跟蹤裝置的 一個分支，其結構和功能與傳統的機載光電吊倉有相似之處，但又不同于傳統的機載光 電吊倉。光電吊倉只需要要承載天線、導引頭等小負載，因此光電吊倉一般較輕，承載 能力小；而航空遙感用慣性穩定平臺需要承載質量較大的科學相機，特別對于多鏡頭的 科學相機，其質量可達100kg，同時平臺自身的重量要求一般不超過40kg。因此，航空 遙感用慣性穩定平臺具有承載自重比大，穩定精度要求高的特點。

穩定精度是慣性穩定平臺的主要技術指標之一，反映了穩定平臺對干擾力矩的抑制 能力。平臺的干擾力矩主要包括不平衡力矩、摩擦力矩，控制系統一般通過反饋控制實 現對各種干擾力矩的有效抑制。控制系統對干擾力矩的抑制能力可以用力矩剛度來表 征，力矩剛度越大，控制系統對干擾力矩的抑制能力越強，平臺的穩定精度越高。可以 通過提高控制系統的開環增益來提高力矩剛度，然而控制系統的開環增益不能無限的增 大，而且增加開環增益會造成系統的穩定裕度下降，加大控制系統的設計難度，所以平 臺的力矩剛度是一個有限值，過大的干擾力矩會使平臺無法滿足穩定精度的要求。

由于加工誤差等因素，慣性穩定平臺一般都存在質量偏心，常規的解決方法是通過 增加配重塊來克服質量偏心，將不平衡力矩限制在很小的幅度之內，依靠反饋控制即滿 足平臺穩定精度的要求。然而航空遙感用慣性穩定平臺需要承載多種載荷，不同載荷的 質心位置不同，且質心在工作過程中會發生移動，難以通過配重的方式克服質量偏心。 由于平臺承載比大，在重力加速度和飛機干擾加速度的作用下，產生較大的不平衡力矩， 導致平臺的穩定精度下降，無法通過提高控制系統力矩剛度的方法滿足平臺穩定精度的 要求。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服常規反饋控制對幅值較大的不平衡力矩抑制能力不 足的缺陷，提供一種航空遙感慣性穩定平臺不平衡力矩估計與補償方法，降低對平臺力 矩剛度的要求。

本發明的技術解決方案為：一種航空遙感慣性穩定平臺不平衡力矩估計與補償方 法，具體步驟如下：

(1)采用安裝在航空遙感慣性平臺上的MEMS加速度計測量出施加在平臺框架上的 天向實時加速度信息，所述天向實時加速度信息包括重力加速度g和運動加速度a；

(2)采用霍爾電流傳感器測量出安裝在框架上的力矩電機的電流I，通過低通濾波 器對力矩電機電流I進行濾波，得到平均電流

(3)根據步驟(1)和步驟(2)中獲得的加速度信息和力矩電機平均電流估計 出平臺的不平衡力矩M_esti，Mesti=KT·I~·g+ag,]]>其中K_T為力矩電機力矩系數；