《陀螺仪漂移及测试》PPT课件

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1、第六章陀螺仪的测试与标定7/15/20211§6.1陀螺漂移的基本概念一自由陀螺的漂移由于各种原因，在陀螺上往往作用有人们所不希望的各种干扰力矩，在这些可能是很小的干扰力矩的作用下，陀螺将产生进动，从而使角动量向量慢慢偏离原来的方向，我们把这种现象称为陀螺的漂移。把在干扰力矩作用下陀螺产生的进动角速度称为陀螺的漂移角速度或角速率。7/15/20212§6.1陀螺漂移的基本概念工程实际中的陀螺仪与陀螺仪模型有所差别，这种差别的表现就是干扰力矩的存在，干扰力矩破坏了陀螺仪的定轴性，使陀螺仪的角动量向

2、量在惯性空间中发生了变化，包括其大小和方向。一自由陀螺的漂移7/15/20213§6.1陀螺漂移的基本概念二单自由度浮子陀螺的漂移当沿着陀螺输入轴的角速度等于什么数值时，才能使一个闭环系统中实际使用的陀螺仪的信号器输出为零。这个角速度的大小称为单自由度浮子陀螺的漂移角速度。信号器力矩器IAOASA放大器7/15/20214§6.1陀螺漂移的基本概念对伺服状态的双自由度陀螺，其内环轴和外环轴分别既是IA又是OA，都有信号器和力矩器，且交叉连接，构成两个闭环回路。可以用两个力矩器的电流分别表示沿两根

3、轴的漂移角速度。假定陀螺在工作过程中力矩轴是正交的，总漂移角速度为：三双自由度浮子陀螺的漂移加矩电流加矩电流内环轴外环轴7/15/20215§6.2影响陀螺漂移的主要因素陀螺漂移产生的原因是作用在陀螺上的干扰力矩根据干扰力矩的性质及其变化规律，干扰力矩可以分为两类：确定性干扰力矩有规律、可试验或计算确定，易于补偿。随机性干扰力矩无规律性。引起陀螺的随机漂移，只能用统计方法来估计其概率统计特性。7/15/20216对于确定性干扰力矩，根据其与加速度的分为：§6.2影响陀螺漂移的主要因素与加速度无关

4、的干扰力矩，例如弹性力矩、电磁力矩等。与加速度成比例的干扰力矩，例如由于陀螺质量偏心引起的干扰力矩。与加速度平方成比例的干扰力矩，例如由非等弹性引起的干扰力矩。7/15/20217干扰力矩的分类及其所产生的陀螺漂移§6.2影响陀螺漂移的主要因素1.摩擦力矩及其引起的漂移2.不平衡力矩及其引起的漂移3.非等弹性力矩及其引起的漂移7/15/20218§6.3陀螺测试的伺服跟踪法前置放大器力矩器陀螺转子信号器解调校正记录功放转台驱动电机角度输出时基一伺服跟踪法的基本原理7/15/20219一伺服跟踪法

5、的基本原理§6.3陀螺测试的伺服跟踪法7/15/202110§6.3陀螺测试的伺服跟踪法一伺服跟踪法的基本原理单自由度陀螺的单轴转台测漂7/15/202111双自由度陀螺的单轴转台测漂一伺服跟踪法的基本原理§6.3陀螺测试的伺服跟踪法7/15/202112§6.3陀螺测试的伺服跟踪法二伺服跟踪法的测速方法精确定位定向，即陀螺输入轴与转台轴平行，并且要使转台在地理坐标系中精确定向。精确地测出转台的转速。7/15/202113首先在一段时间间隔内，观测转台相对地球的转角，然后根据地球自转角速度沿转台

6、方向的分量通过计算求得在这段时间内地球相对惯性空间的转角得到在同一时间间隔内转台相对惯性空间的转角用时间间隔相除，即得到陀螺的漂移角速度二伺服跟踪法的测速方法§6.3陀螺测试的伺服跟踪法7/15/202114三伺服跟踪法的转台轴的取向§6.3陀螺测试的伺服跟踪法1.输入轴在水平面内沿东西方向2.输入轴与地球自转轴平行3.输入轴沿当地垂线方向7/15/202115§6.4陀螺测试的力矩反馈法一力矩反馈法法的原理记录装置放大器加矩电流力矩器信号器IAOASA7/15/202116§6.4陀螺测试的力

7、矩反馈法一力矩反馈法法的原理力矩反馈法采用的是力矩平衡的静力学方法。必须测量系统稳定后各参数的数值，对系统稳定性的判定有较高要求。电流记录装置必须具有足够分辨力和精度。对力矩器刻度因子的稳定性和线性度要求很高。力矩反馈法得到的是陀螺的瞬时漂移。7/15/202117双自由度陀螺的力矩反馈法测漂§6.4陀螺测试的力矩反馈法一力矩反馈法法的原理7/15/202118§6.4陀螺测试的力矩反馈法二力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台1．陀螺输入轴沿当地前垂线方向zx

8、ylzolymg7/15/202119§6.4陀螺测试的力矩反馈法二力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台2．陀螺输出轴沿当地铅垂线方向zxylzoNKly7/15/202120§6.4陀螺测试的力矩反馈法二力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台3．陀螺自转轴沿当地铅垂线方向zxylyoNK7/15/202121§6.5陀螺漂移的数学模型陀螺漂移的数学模型是指描述陀螺漂移变化规律的数学表达式。在建立数学模型的基础上，漂移测试和数