实现动基座上动调陀螺仪启停锁定

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1、中国惯性技术学报980412中国惯性技术学报科技期刊ZHONGGUOGUANXINGJISHUXUEBAOJOURNALOFCHINESEINERTIALTECHNOLOGY1998年第6卷第4期No.4Vol.6.1998实现动基座上动调陀螺仪启停锁定*吴本寿　周百令(东南大学)　　摘要—本文在对动基座上DTG启停运动进行分析的基础上，介绍了实现动基座锁定的思想与方法，并具体实现了由单片机完成的动基座上动调陀螺仪的启停锁定。　　关键词　锁定　动调陀螺仪　动基座　解耦DevelopmentonDTG‧sStart

2、StopCagingonMovingBase*WuBenshou　ZhouBailing(SoutheastUniversity)　　ABSTRACT—Inthepaper,DTG‧sstartingandstoppingmovementonmovingbaseisanalyzed.ThemeansofDTG‧scagingisintroduced,andthecircuitofDTG‧scagingonmovingbaseisdeveloped.　　Keywords　Caging　DTG　movingbase　

3、decoupling1　引　言　　通常情况下，动调陀螺仪(以下简称DTG)锁定回路都是在陀螺转子转速达到同步后才闭锁，即当陀螺转子转速达到同步转速后才能对DTG力矩器施加反馈力矩。DTG在启动过程中，必须保证基座处于静止状态，同样，在陀螺马达电源关闭时即转子停转过程中，基座也须处于静止状态。陀螺在启动与停转过程中(以下简称启停)，由于基座的角运动会造成陀螺转子绕两正交轴来回碰撞限止器，对挠性接头将造成重大损害，严重时可能使接头断裂。由于这种原因，使许多需要在动基座上应用陀螺的场合，DTG要么被禁止使用，要么会降低

4、其使用寿命。例如机载、舰载、车载导弹的捷联惯导系统及坦克、直升机的瞄准镜和炮塔的稳定系统等常常要求陀螺仪在运动中启停。　　随着计算机的高速发展，捷联系统的应用将会得到进一步拓展，因此，对于目前在很大程度上依赖于DTG的我国来说，实现在动基座上DTG的启停锁定具有十分重要的意义。2　DTG的启停运动分析　　从DTG本身来看，基座的角运动会引起转子偏转。由于DTG的转子最大偏转角不能设计得太大，因此，当基座的角运动超过一定限度使转子偏转角达到极限时，就会造成转子来回与限止器碰撞。　　由文献［1］可知DTG运动方程式，

5、略去阻尼项δ和二次谐波力矩项M*，并整理成矩阵形式，得(1)式中，fX(S)=MX(S)-JS‧2X，-HS‧X;fY(S)=MY(S)-JS‧2Y(S)+HS‧Y；Δ(S)=(JS2+ΔK)2+(λ+HS)2;J为陀螺赤道转动惯量；H为陀螺角动量；ΔK为剩余弹性系数；λ为正交阻尼弹性系数；MX、MY为作用于X、Y轴外力矩；X、Y和α、β为DTG在X、Y轴的输入角和输出角。2.1　DTG启停时转子的偏转　　陀螺的运动由陀尖点的运动表现出来，反映着转子轴的偏转运动［1］。在DTG的启停过程中，由于转子转速低于同步转

6、速，因此它可被看成一严重欠调谐的陀螺仪，可以用陀螺动力学方程来进行分析，为了简化分析，对于在转速变化过程中某些参数的变化姑且不作考虑。尽管这些参数的变化会造成陀螺仪陀尖运动幅度的差异，但不致引起其结论产生本质性改变。　　在静基座上亦即陀螺壳体相对惯性空间保持静止不动，此时锁定回路不参与工作，这就是通常情况下陀螺万方数据file:///E

7、/qk/zggxjsxb/980412.htm（第1／5页）2010-3-2315:01:36中国惯性技术学报980412的启停方式。　　对式(1)运用终值定理　　　　　　　　　

8、　　　(2)上式表明了陀螺仪的转子偏角逐渐减少直至为零，如图1中线1所示。其陀尖绕原点作收敛性运动。图1　陀尖运动轨迹　　如果在静基座的启停过程中，在转子上施加力矩，假设此力矩近似为常值，即fX(S)=MX/S,fY(S)=MY/S。对式(1)运用终值定理，则有ΔK越大，转子偏角越大，说明施加力矩将造成陀尖运动更为剧烈，加剧了转子偏角幅度，容易造成挠性接头损伤。动基座上陀螺启停，类似于在静基座上施加力矩的情况，即由于非零，假定近似为常值，则有,即　　　　　　(4)　　其陀尖轨迹示意图如图1中线2所示。与静基座上比

9、较可看出，其偏转范围远大于静基座情况下转子偏角，基座运动越剧烈，转子偏角就越大，一旦基座运动过大，使转子偏角超过设计极限，就会使转子与限止器相撞，造成挠性接头的损伤。　　众所周知，锁定回路的功能就是对陀螺仪不断施加力矩以恢复转子轴的零偏角，因此只要在陀螺仪启停过程中，采取相应措施，使锁定回路的工作能使其所施加的力矩正好抵消基座的角运动，即转子偏转时不再与限止器碰撞，也就实