半捷联微机械惯性测量系统误差分析

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1、分类号：V249.322单位代码：10110学号：S1506105中北大学硕士学位论文半捷联微机械惯性测量系统误差分析硕士研究生李文豪指导教师秦丽教授学科专业仪器科学与技术2018年6月3日图书分类号V249.322密级非密UDC620硕士学位论文半捷联微机械惯性测量系统误差分析李文豪指导教师（姓名、职称）秦丽（教授）申请学位级别工学硕士专业名称仪器科学与技术论文提交日期2018年6月3日论文答辩日期2018年5月28日学位授予日期年月日论文评阅人郭涛、张校亮、杨平答辩委员会主席陈彬2018年6月3日中北大学学位论文半捷

2、联微机械惯性测量系统误差分析摘要旋转弹姿态信息的实时准确获取是其制导化与精确打击的关键技术。针对旋转弹姿态精确测量的实际工程应用问题，半捷联微机械惯性系统从旋转弹角速率跨量程测量的科学源头着手，提出一种轴向高旋隔离、径向微旋固连的半捷联微机械惯性测量新方法，有效解决了微机械惯性系统在旋转弹上应用时的跨量程测量难题。然而，前期研究中我们发现，目前半捷联微机械惯性系统的测量精度有限，无法满足高精度的旋转弹精确制导需求。因此，如何进一步深入分析制约系统精度提升的主要误差产生机理，探讨其有效抑制方法，进一步提高系统精度，已成为半

3、捷联微机械惯性系统真正得以推广应用的瓶颈问题，对其研究刻不容缓，且具有非常重要的理论价值和现实意义。针对半捷联微机械惯性系统存在的精度不足问题，本文采用理论分析与试验验证相结合的研究思路。首先针对系统弹体转速测量不准确之一问题，提出基于加权最小二乘法多传感器数据融合的转速测量方法，将更加准确的信息反馈给电机，进而提高平台稳定性；然后从系统特有的机电组件入手，重点对影响系统精度的主要机电组件误差，特别是无刷直流电机误差、轴承-转子系统振动误差，分析两种误差的产生机理，研究其特性与以及传播方式，并探讨有效的抑制方法；最后构建

4、试验验证误差补偿方法可行性，从而为解决制约系统精度提升的瓶颈问题提供理论指导和方法依据。仿真与试验结果表明：针对系统中各种特有的误差所提出的误差补偿方法是有效的，为系统测量精度的提高提供了较好的解决方案，同时也为高旋弹药的制导化奠定了基础。关键词：半捷联；误差分析；仿真；误差补偿；中北大学学位论文ErrorAnalysisofHalfStrapdownMEMSInertialSystemPrecisionabstractThereal-timeandaccurateacquisitionofattitudeinforma

5、tionofrotatingprojectileisthekeytechnologyofitsguidanceandaccuratestrike.StartingfromtheScientificSourceofmeasuringangularrateofspanrangemeasuremenoftrotatingprojectile,anewsemi-strapdownmicromechanicalinertialmeasurementmethodforaxialhighspinisolationandradialmi

6、cro-spinfixationisproposedbecauseofthepracticalengineeringapplicationproblemofpreciseattitudemeasurementofrotatingprojectile.Thismethodeffectivelysolvestheproblemofmeasuringthespanrangewhenthemicro-mechanicalinertialsystemisappliedtotherotatingprojectile.However,

7、inthepreviousresearch,wefoundthatthemeasurementaccuracyofthesemi-strapdownmicromechanicalinertialsystemislow,whichcannotmeettheprecisionguidancerequirementsofhighprecisionrotaryprojectile.Therefore,furtheranalyzesthemainerrorgenerationmechanismthatrestrictsthesys

8、temprecisionimprovement,andprobesintotheeffectiveerrorsuppressionmethodtofurtherimprovethesystemprecisionhavebecomethebottleneckoftheapplicationofsemi-strapdow