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专利号: 2021113933327
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双框架控制力矩陀螺平台系统,其特征是:包括支撑架组件(10)、框架角度测量系统(20)、金字塔式基座(30)、控制力矩陀螺群(40)以及控制系统(50),所述支撑架组件(10)包括门型框架(101)、立柱底座(102)、横轴固定座(103)以及桌面(104),所述桌面(104)为平面结构;所述立柱底座(102)为两个,设置在桌面(104)上;所述门型框架(101)采用4040型材通过角码连接形成门型框架结构,且框架底部分别与立柱底座(102)固定连接;所述横轴固定座(103)为两个,分别设置在门型框架(101)两立板内侧;

所述框架角度测量系统(20)包括Y轴框架(201)、Y轴固定轴(202)以及弹簧测力器(203),所述Y轴固定轴(202)为两个,分别与横轴固定座(103)固定连接;所述Y轴框架(201)为合金矩形框架,水平设置在两个Y轴固定轴(202)之间,且与Y轴固定轴(202)转动连接;所述弹簧测力器(203)设置在门型框架(101)的顶部;

所述金字塔式基座(30)包括斜角连接板(301)和塔座底板(302),所述塔座底板(302)通过螺钉固定设置在Y轴框架(201)上;所述斜角连接板(301)通过螺钉固定设置在塔座底板(302)的四边处;

所述控制力矩陀螺群(40)包括两个单框架控制力矩陀螺,所述每个单框架控制力矩陀螺通过斜角连接板(301)固定设置在塔座底板(302)上;所述单框架控制力矩陀螺包括RS‑

2838电机(401)、motor STH电机(402)、动量轮(403)、深沟球轴承Ⅱ(404)、单片机等电子元件(405)、转子框架骨架(406)、过孔滑环(407)、固定法兰(408)、固定板(409)、下壳体(410)以及中壳体(411),所述RS‑2838电机(401)、动量轮(403)以及深沟球轴承Ⅱ(404)设置在转子框架骨架(406)上,RS‑2838电机(401)与深沟球轴承Ⅱ(404)相对称设置;所述过孔滑环(407)设置在转子框架骨架(406)的下部,过孔滑环(407)下部的孔与motor STH电机(402)的轴过盈配合;所述固定板(409)设置在motor STH电机(402)的上部,固定板(409)上通过螺钉设置有固定法兰(408);所述下壳体(410)与两个中壳体(411)组成陀螺形外壳结构;

所述控制系统(50)包括电源模块(501)、arduino单片机控制模块(502)、蓝牙模块(503)、变频变压模块(504)、步进电机控制模块Ⅰ(505)、步进电机控制模块Ⅱ(506)、高速无刷直流电机控制模块Ⅰ(507)、高速无刷直流电机控制模块Ⅱ(508)以及传感器MPU(509),所述电源模块(501)外接电源,所述arduino单片机控制模块(502)经过变频变压模块(504)与步进电机控制模块Ⅰ(505)以及步进电机控制模块Ⅱ(506)电性连接;所述步进电机控制模块Ⅰ(505)与高速无刷直流电机控制模块Ⅰ(507)电性连接;所述步进电机控制模块Ⅱ(506)与高速无刷直流电机控制模块Ⅱ(508)电性连接;所述传感器MPU(509)与arduino单片机控制模块(502)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种双框架控制力矩陀螺平台系统,其特征是:所述横轴固定座(103)通过角码(107)设置在门型框架(101)上,横轴固定座(103)与Y轴固定轴(202)连接处设置有深沟球轴承Ⅰ(105),横轴固定座(103)的端部设置有型材横轴轴承端盖(106)。

3.根据权利要求1所述的一种双框架控制力矩陀螺平台系统,其特征是:所述塔座底板(302)四边设置的斜角连接板(301),其中y轴方向上两个对应斜角连接板(301)用于固定单框架控制力矩陀螺,x轴方向上两个斜角连接板(301)用于连接弹簧测力器(203)。

4.根据权利要求1所述的一种双框架控制力矩陀螺平台系统,其特征是:所述过孔滑环(407)设置有6路线,分别引入5v电压的正负极,24v电压的正负极和步进电机的信号引线。

5.根据权利要求1所述的一种双框架控制力矩陀螺平台系统,其特征是:所述传感器MPU(509)采集动量轮(403)以及转子框架骨架(406)的转动信号传输至arduino单片机控制模块(502)。

6.一种双框架控制力矩陀螺力矩测试方法,其特征是:采用权利要求1所述的一种双框架控制力矩陀螺平台系统,控制系统(50)驱动控制力矩陀螺群(40)的两个控制力矩陀螺同时工作,两个控制力矩陀螺各自会产生动量矩L,g为框架轴旋转矢量;β为安装角,δ为框架角;当两个控制力矩陀螺同时工作时,会使得整个系统产生一个角动量l,角动量l在x方向上分量可表示为:l2=L(cosδ1)+L(‑cosδ3);

角动量l在y方向上分量可表示为:l1=L(‑cosβsinδ1)+L(cosβsinδ3);

角动量l在z方向上分量可表示为:l3=L(sinβsinδ1)+L(sinβsinδ3)。