基于matlab-simulink的航空重力仪陀螺稳定平台仿真

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1、第３１卷第３期大地测量与地球动力学Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．３２０１１年６月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＤＥＳＹＡＮＤＧＥＯＤＹＮＡＭＩＣＳＪｕｎｅ，２０１１文章编号：１６７１５９４２（２０１１）０３０１４５０５基于Ｍａｔｌａｂｓｉｍｕｌｉｎｋ的航空重力仪陀螺稳定平台仿真１，２）１）王锦柳林涛(１）中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量学重点实验室，武汉４３００７７)２）中国科学院研究生院，北京１０００４９摘要基于航空重力测量的独特优越性，研究了陀螺稳定平台在航空测量系统中的作用。运用Ｍａｔｌａｂｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模块建立单轴陀螺稳

2、定平台稳定回路系统；建立修正回路数学模型，给定仿真条件下进行系统仿真并得出仿真结果；给出航空重力测量水平误差改正模型，并得出水平误差改正值。关键词航空重力测量系统；陀螺稳定平台；修正回路模型；误差改正；仿真＋中图分类号：Ｐ２２３．４；Ｖ２４１文献标识码：ＡＥＭＵＬＡＴＩＯＮＢＡＳＥＤＯＮＭＡＴＬＡＢＳＩＭＵＬＩＮＫＯＦＧＹＲＯＳＣＯＰＥＳＴＡＢＩＬＩＺＥＤＰＬＡＴＦＯＲＭＯＦＡＩＲＢＯＲＮＥＧＲＡＶＩＭＥＴＥＲ１，２）１）ＷａｎｇＪｉｎａｎｄＬｉｕＬｉｎｔａｏ(１）ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｙｎａｍｉｃａｌＧｅｏｄｅｓｙ，Ｉｎ

3、ｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｄｅｓｙａｎｄＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＣＡＳ，Ｗｕｈａｎ４３００７７)２）ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９ＡｂｓｔｒａｃｔＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｕｎｉｑｕｅｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙｏｆａｉｒｂｏｒｎｅｇｒａｖｉｔｙｓｕｒｖｅｙ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｙｒｏｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｉｎａｉｒｂｏｒｎｅｇｒａｖｉｔｙｓｕｒｖｅｙｓｙｓｔｅｍｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｓｔａｂｌｅｌｏｏｐｓｙｓ

4、ｔｅｍｏｆｓｉｎｇｌｅａｘｉｓｇｙｒｏｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｏｆｍａｔｌａｂｓｉｍｕｌｉｎｋ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｕｌｅｏｆｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｈａｔｗｅｉｎｐｕｔｌｉｍｉｔｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｅｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ

5、ｍｏｄｅｌｆｏｒａｉｒｂｏｒｎｅｇｒａｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｅｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｖａｌｕｅｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒｂｏｒｎｅｇｒａｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ；ｇｙｒｏｓｃｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｍｏｄｅｌ；ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｍｏｄｕｌｅ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｅｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ影响。现普遍采用自动控制的力平衡方法，也就是１引言在外加干扰力矩作用时，

6、设法产生一个与干扰力矩陀螺稳定平台是航空重力测量系统的重要组成大小相等方向相反的力矩，以抵消外加干扰力矩对部分。航空重力仪借助陀螺来保持重力仪本体的稳陀螺系统的影响，保持取定方向的稳定性。这种系定取向，而不受飞机运动、基座倾斜和水平加速度的统称陀螺稳定平台（下文简称平台）。收稿日期：２０１０１２０９基金项目：国家自然科学基金（４１０７４０５０）作者简介：王锦，男，１９８０年生，硕士，研究方向：航空重力测量系统陀螺稳定平台．Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｙｗａｎｇｊｉｎ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ１４６大地测量与地球动力学３１卷将陀螺安装在平台上，以控制平

7、台方位，可以采轴的转动惯量，Ｃ为阻尼器系数，Ｃ２为比例系数，τ用两自由度陀螺或单自由度陀螺。陀螺作为方位测为积分时间系数。不考虑系统中比例系数。量元件，加上放大器及执行机构（如转矩电机）组成表１单轴稳定平台稳定回路系统传递函数闭路系统。单自由度陀螺所组成的平台方位控制系Ｔａｂ．１Ｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｓｔａｂｌｅｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍｏｆｓｉｎｇｌｅ统分为两大类：直接稳定平台和间接稳定平台。在ａｘｉｓｇｙｒｏｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｐｌａｔｆｏｒｍ直接稳定系统中，采用陀螺力矩与外来力矩相平衡传递函数的方式，减小稳定对象的转动

8、，达到方位稳定的目Ｍｅ（Ｓ）的。陀螺既用来测量客体角速度，亦用来产生陀螺台体运动方程α（Ｓ）＝ＪＳ２Ｐ力矩，构成力平衡反馈系统，这种系统的结构虽然简θ（Ｓ）ＨＳ陀螺传递函数＝２单，但往往需要选用特定的陀螺。