摆式陀螺寻北仪摆动零位修正方法

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1、锁放控制DC/DC马达电源数字显示CPUAD数控稳流源光调制取样电阻数字电位计双向电压基准锁定校正陀螺力矩器V/I速度速度校正速度三角波光耦过零差动放大器光电PWM纬度输入7摆式寻北仪悬吊零位及其自动调整方法1悬吊零位--静摆零位和动摆零位所谓悬吊零位，是指陀螺摆悬吊系统在无外力矩(包括各种干扰力矩和陀螺指北力矩在内)作用即自由悬吊状态时，陀螺转子轴理论旋转轴线的水平投影与上悬吊装置的相对位置。当陀螺马达静止状态时，此悬吊零位可称“静摆零位”，当陀螺马达处于同步旋转状态时可称“动摆零位”。自由悬吊的陀螺摆将不可避免地感受地速的影响，因此动摆零位是不易直接测量的。又由于我们

2、不可能完全消除所有的干扰力矩，因此动摆零位也只能近似的测量。当采用光电摆动敏感器和加矩测量时,悬吊零位转化为自由悬吊状态下闭环加矩系统的零偏加矩电流.2静摆零位和动摆零位的关系理论上讲，两个零位应该是重合的，但由于多种因素的影响，这两个零位将不完全重合。实际上，真正影响寻北精度的是动摆零位而不是静摆零位。但是由于存在地速的影响，动摆零位很难用简单方法进行观测，而近似静摆零位则比较容易观测，且静摆零位的变化必然导致动摆零位的改变，因此通常是通过观测或修正静摆零位来近似代替对动摆零位的观测和修正。静摆零位可通过光学或光电方法观测并通过手工进行机械调整。显然，这是一项十分精细和

3、费时的工作,而且很难满足高精度的要求。为此，寻求快速悬吊零位自动测量和自动修正是十分必要的。3摆动零位变化和寻北精度的关系就根本的意义来讲，摆式陀螺寻北仪的寻北过程也就说是寻找“动摆零位”的过程。常见的摆式陀螺寻北仪属于相对测量仪器，其北向输出值必须通过仪器常数标定来确定，因此摆动零位的变化必将产生寻北误差。4悬吊零位变化的原因悬吊零位变化的原因十分复杂，但是可以简单分为与悬吊系统结构有关的零位变化和由于摆动位置观测系统测量零位变化以及内部和外部干扰引起的零位变化。a.悬带和导流丝结构变形7陀螺房体在交替锁放过程中,悬带和导流机构的弹性后效，环境热变形,应力释放(特别是悬

4、带和导流丝的夹持部位)产生的变形及导流丝内流过电流时产生的热变形;b导流丝内的电流直流分量产生的直流磁场流过导流丝内的电流直流分量产生的直流磁场与周围磁场的耦合形成的沿陀螺输入和输出轴扭矩。在采用交流陀螺马达时此项干扰可以忽略不计；c.马达磁场与力矩线圈激励磁场之间的磁力耦合陀螺马达(特别是具有磁钢的直流马达)停转位置的随机性及马达磁场力矩线圈激励磁场之间的磁力耦合(只对静摆零位，当马达高速转动之后即被平均);d.陀螺马达的辐射磁场与外部结构的剩磁场和地磁耦合；e.光电传感器,光路(包括摆镜和摆杆)的结构变形，陀螺房温度变形；f.放大电路的零漂,光源老化和热变形；g.光源

5、热变形和老化引起光轴漂移；h.光强变化引起光电位置传感器零位变化；i.地面振动产生的整流力矩(只对动摆零位有影响)。J．悬带夹持结构不合理误差源机理和特点克服方法影响程度1悬带和导流丝变形材料弹性后效,夹持(或焊接)应力释放选择适当材料，截面积，长度，成形工艺，热处理；时效处理；改进安装方式；改进非工作状态下悬带的受力状态；限制导流丝的最大电流；限制工作时的最大扭转角－－++++2导流丝内的电流直流分量导流丝内的电流直流分量与力矩器和内部磁场偶合对称设计；采用交流控制+73马达磁场与力矩线圈磁场耦合，陀螺马达的辐射磁场与地磁耦合由于马达内部磁钢在转子上，马达的转动将静磁场

6、干扰调制为交变磁场，因此基本上不影响动摆零位但是影响静摆零位磁屏+4光电传感器（光路）,光路及摆杆老化和热变形选择适合的光源；热稳定设计：热对称设计，散热和热稳定处理；减少光源发热++5光源光轴漂移光源发热产生热变形采用窄脉冲调制减少发热,改进散热+++6光强变化造成光敏元件输出零位变化稳光和减小跟踪误差但是对于采用力反馈测量系统则可采用所谓比率测量方法7基面振动产生整流力矩形成机理十分复杂陀螺房等弹性设计,空气阻尼器只对动摆零位有影响8电路漂移放大器漂移选择自稳零放大器；或者进行光电调制++9悬带夹持结构不合理需要指出的是：凡是(也只有)与力矩测量有关的变化或干扰(如4

7、.1.d.e.c.d.g..各项)所产生的寻北误差均与测量纬度有关。5静摆零位偏移量及其快速观测方法在用光学或光电方法(开环法)7观测自由静摆零位偏移量的变化时，其表现为每次观测到的摆动零位与其“原始零位”不重合。对于采用加矩(闭环)测量系统来说，则表现为静摆系统在力反馈回路控制下达到稳态时，力矩器内残存有零偏电流。此零偏电流的大小正比于静摆零位的偏移量和悬带扭转刚度。可见，闭环静摆零位偏移量的自动观测可归结为对零偏电流平均值或其直流分量的观测,或近似为对摆动信号直流分量的观测.下面将以力矩测量法为例说明闭环静摆零位的观测方法