基于电容传感器的多轴支撑气浮平台的调平方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多轴支撑气浮平台的调平方法。
【背景技术】
[0002] 多轴气浮平台是卫星地面仿真的重要设备，用于模拟太空的微重力、微阻尼环境。 气浮平台依靠压缩空气在空气轴承上形成的气膜支撑，实现微摩擦和微阻尼运动。
[0003] 在多轴气浮台仿真技术当中，精确地对气浮台调平是至关重要的核心环节。针对 重心相对于回转中心存在漂移时产生静态不平衡，以及主惯性轴相对于回转轴存在动态不 平衡的问题，首先采用手动调平，再采用自动调平的方法，调节气浮台的平衡。通过有效的 测试手段测试气浮台的台体水平度等，为小卫星姿态控制系统的仿真提供一个有效的、精 确的平台。现有技术中，有多种调平方法，但是存在诸多不足。例如：基于CCD的激光质心 调节方法，基于经验模态法的质心智能调节方法等。前者调节速度快，但要求测量与被测物 之间无遮挡物，应用时有较大的局限性。后者调节精度高，但操作过程相当复杂，调节时间 长。
[0004] 国内对多轴气浮台的研宄刚刚开展不久，相关的各项研宄都不深入。因此研宄多 轴气浮平台的调平方法对于多轴气浮台仿真技术有着至关重要的作用。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是为了解决现有对气浮平台的调节方法对测量环境要求高，应用时局 限较大，不能同时达到调节精度高和调节过程复杂程度低的问题，提供了一种基于电容传 感器的多轴支撑气浮平台的调平方法。
[0006] 本发明所述基于电容传感器的多轴支撑气浮平台的调平方法，该调平方法的具体 过程为：
[0007] 步骤1、气源在三个气足的底部充入高压气体，形成气膜面；
[0008] 步骤2、采用三个电容传感器分别采集三个气足的气膜高度；
[0009] 步骤3、三个电容传感器分别将采集的气膜高度输出至控制器中；
[0010] 步骤4、控制器采用神经网络PID控制算法计算控制量；
[0011]步骤5、控制量解耦后控制三个气足的调压阀，改变三个气足的出口压力，调整气 膜高度，完成调平过程。
[0012] 步骤4所述计算控制量的具体方法为：
【主权项】
1. 基于电容传感器的多轴支撑气浮平台的调平方法，其特征在于，该调平方法的具体 过程为： 步骤1、气源在三个气足的底部充入高压气体，形成气膜面； 步骤2、采用三个电容传感器分别采集三个气足的气膜高度； 步骤3、三个电容传感器分别将采集的气膜高度输出至控制器中； 步骤4、控制器采用神经网络PID控制算法计算控制量； 步骤5、控制量解耦后控制三个气足的调压阀，改变三个气足的出口压力，调整气膜高 度，完成调平过程。
2. 根据权利要求1所述基于电容传感器的多轴支撑气浮平台的调平方法，其特征在 于，步骤4所述计算控制量的具体方法为：
其中：k表示采样时刻，k彡0, u(k)表示时刻为k时的控制量，u(k-l)表示时刻为k-1 时的控制量，K表示神经元的比例系数，K>0, Wi (k)表示时刻为k时第i个气足的控制量，i =1，2, 3, Xi (k)表示第i个气足k时刻和k-1时刻误差输入的差值； w: (k) = w: (k-1) + n PZ (k) u (k) x: (k), w2 (k) = w2 (k-1) + n iz (k) u (k) x2 (k), w3(k) = w3(k-l) +nDZ(k)u(k)x3(k)； Wi (k-1)表示时刻为k-1时第1个气足的控制量，w2 (k-1)表示时刻为k-1时第2个气 足的控制量，w3 (k)表示时刻为k-1时第3个气足的控制量；Xl (k)表示第1个气足k时刻和 k-1时刻误差输入的差值，x2 (k)表示第2个气足k时刻和k-1时刻误差输入的差值，x3 (k) 表示第3个气足k时刻和k-i时刻误差输入的差值；nP#示比例的学习速率，n IZ表示积 分的学习速率，！11^表不积分的学习速率； x: (k) = e (k) -e (k~l), x2 (k) = e (k), x3 (k) = e (k)~2e(k~l) +e (k~2), z (k) = e (k)； e(k)表不误差输入。
【专利摘要】基于电容传感器的多轴支撑气浮平台的调平方法，属于光学领域，本发明为解决现有对气浮平台的调节方法对测量环境要求高，应用时局限较大，不能同时达到调节精度高和调节过程复杂程度低的问题。本发明所述调平方法的具体过程为：气源在三个气足的底部充入高压气体，形成气膜面；采用三个电容传感器分别采集三个气足的气膜高度；三个电容传感器分别将采集的气膜高度输出至控制器中；控制器采用神经网络PID控制算法计算控制量；控制量解耦后控制三个气足的调压阀，改变三个气足的出口压力，调整气膜高度，完成调平过程。本发明用于卫星地面仿真中。
【IPC分类】G05D3-12, F16M11-32
【公开号】CN104806861
【申请号】CN201510201205
【发明人】崔莹, 王岩, 陈兴林, 刘启循, 李宗哲, 李泽辉, 彭汉章, 周乃新, 强盛, 王一光, 高怡然, 张常江, 黄成中
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月24日