图象制导系统的陀螺稳象技术研究new

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1、第招卷第期,应用光学匀年图象制导系统的陀螺稳象技术研究纪明西安应用光学研究所图象制导系统导引头的,目标成象传感器是由陀螺直接稳定的陀螺转子运动不平衡引起的振动“”直接。,、与绕动影响刊图象的意定及整弹性能该文从理论上对此进行分析和讨论由此得出振动,从。绕动调试的合理依据及方法而避免了调试过程中的盲目性,陀螺动,,关翅词图象稳它平衡振动绕动一,皿几“,,,住,以及材料的非等刚度,差性能使得陀螺转。一匕︾子在运动过程中产生附加的惯性力理想的言一,静平衡可以使惯性力的主矢量等于零但不,。图象制导系统中用于目标跟踪的位标能保证其主矩也等于零这是因为转子对与器通常是将目标成象传感器

2、如红外成象寻的自转轴有关的两个惯性积不为零如转子中器或电视寻的器装于一框架式二自由度陀螺,垂线与自转轴线不重合从而使惯性力对赤,。上使光轴与陀螺自转轴方向一致光信号。道轴的主矩不等于零惯性力的主矩引起陀通过转换或调制后输送到显示器形成目标图,从螺强迫章动而影响图象的分辨率及整弹。,象这样系统图象的稳定主要取决于陀螺。,性能另外由于装配过程中不可能做到理想。的稳定性,的静平衡因此惯性力的主矢量通常并不为、由于位标器陀螺在制造装配上的误。零这就使得陀螺产生频率与转速一致的机托,,械振动从而降低轴承寿命和各连接处的可二一饥’八一侧夕之,而靠性且还能增加光敏元件和前置放大器,“跳

3、〕‘。,艺的噪声因此图象稳定的调试必须考虑振。动与绕动的综合平衡一。一之执,。、、对于给定的转子其质量质心坐标二惯性力调试等效模型。、、二从及与自转轴有关的两个惯性积几移,,在实,都是可以求出的于是际的稳象调试中要在一个立体的‘二。陀螺转子上准确地确定不平衡质量的位置及,。二万。尸大小并在该处去掉失衡量是不现实的通常一,。,。是在转子的两个端面进行惯性力等效调试,二一。,对如图所示将转子简化为自转轴上的两个均将、式与式等效,即用图所示模型取代陀螺转子,使两者产生的惯性力相等,有,。。执执二。扰夕机万二水之一扰之一,,夕执之一仇夕之、由方程可以确定四个未知量、、召,、甲、。

4、夕或卜中,因此可以将此等效模型用于其后的陀螺动。平衡调试过程图惯性力等效模型,质薄圆盘两个圆盘上分别带有等效不平衡三、陀螺的振动与绕动质量二和,圆盘半径分别为犷,了。当陀。,得不螺转子以角速度均速转动时平衡质陀螺转子的振动与绕动是两个不同的概量惯性力的主矢量为念,都是转子在高速旋转过程中由惯性引起。,,的如图所示当转子质心偏离主轴时二一执万惯性力口的大小为之犷。。么口艺执水了。,一艺一,根据达郎伯原理求得轴承所受的动反力为二。,’‘“动一一一不平衡质量惯性力的主矩为平‘“,,“一艺’‘动一‘一一平,,由此可见振动的力幅与转子转速的平惯性矩陀螺转子角动量,。—方成正比频率与

5、转速相同这种振动在陀。。陀螺转子自转角速率陀螺内,——环轴与外环轴形成简谐变化的力矩如螺转子极转动惯量强迫干扰力矩幅。。—图所示值,由于受到轴承摩擦和空气阻尼当高频微幅的自由章动衰减,后便得到纯强迫章动此时陀螺转子绕内、外环轴的运动规律为二“了‘口‘一箫缎“一面。‘一筹资名豁由式消去参数得图惯性力形成的强迫振动二材,二〔。一〕演性力澎,一介整子万厂丽粽等二这表明在简谐力矩作用下,自转轴极点在相平,面上的运动轨迹是一个椭圆椭圆的中心,一。、坐标为哟通常人伪同一,二、,量级因此可以近似为几则、。,一一翼一田又一二一一塑二。一。,、,一“二“。““田一了‘一万丽二,,夕夕叮万。

6、粉一一一些一舀。一这时陀螺的相平面轨迹是一个圆,圆心图惯性力形成的简谐力矩。,一。,’在半径为加这样陀螺的运动微分方程可以写为二。,二夕,一口这样,安装于陀螺上的目标成象传感器,一二,二轴线的运动轨迹就是一个圆锥面即所谓,二、、“”式中陀螺转子绕内环轴外环绕动认绕动的角度与不平衡离心力产生、—,、。,轴的转角陀螺绕内外环轴的的力偶矩成正比—、四陀螺动平衡调试“““““叹‘“一‘“可刃不了刃。无乙。“〕位标器陀螺有其自身的特点转子的不平衡力只能通过陀螺基座传递到位标器壳〔入一八体上,动平衡机的传感器只能感受到壳体的径向振动,即只能感受陀螺转子的不平衡合一龙天。〕,一,式中平

7、衡机灵敏度系数示力所产生的振动而不能感受到不平衡力夕。。一偶矩不平衡力偶矩只能以绕动形式表现出波器读出的振的力幅。绕与振反相来、‘图两种情况都引起两者我们将后校正面上加配重而产生的反相,这同样可以一次调成,此时必须满足不平衡离心力折算为前校正面的不平衡离心尸,广,,,,产的条件方程为力然后与前校正面上的不平衡,,’,离心力合成即尸二绕以确丫浮打溉锐翟、定绕动重区,见图。而振动重区显然是,。由式解得振二见图产。,一,一振的大小及相位很容易通过平衡机示‘‘兀一几了丁匕口气丈万了一盈气‘十艺波器读出。而绕动重区的确定,对于不同的一。