框架陀螺-二自由度(哈工大导航原理、惯性技术课件).ppt

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1、SpinningMassGyroscope质量自旋式陀螺1Lecture3--GimbaledGyro-2DOFOutline陀螺仪组件二自由度陀螺仪基本特性–进动二自由度陀螺仪基本特性–陀螺力矩效应二自由度陀螺仪基本特性–定轴性二自由度陀螺仪动力学建模2Lecture3--GimbaledGyro-2DOF1.0陀螺的组件陀螺的基本组件:高速自旋的转子框架(gimbals,orrings),支撑系统马达(motors)角传感器(angularsensor,orpick-off)二自由度(2-DOF)陀螺仪的基本特性:3Le

2、cture3--GimbaledGyro-2DOF1.1ProductofSperryMadein1960s4Lecture3--GimbaledGyro-2DOFOutline陀螺仪组件二自由度陀螺仪基本特性–进动二自由度陀螺仪基本特性–陀螺力矩效应二自由度陀螺仪基本特性–定轴性二自由度陀螺仪动力学建模5Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.1进动:悬挂重物weight非自旋转子的特性和普通刚体没什么区别录像:当转子高速自旋6Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.2进动:推外框架的一

3、侧录像：绕外框架轴施加力矩7Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.3*进动的规律当给陀螺施加力矩,引起的陀螺仪自转轴的转动方向(角速度方向)和力矩的矢量方向正交(perpendicular).——进动(precession)8Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.4进动的解释借助动量矩定理(TheoremofAngularMomentum):选取内框架坐标系为动坐标系,则转子的动量矩H可以表示为:9Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.4进动的解释根据:动量矩定理+

4、苛氏定律因为故有——进动方程10Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.5*进动的方向方向--利用最短路径法则(thelawoftheshortestpath)动量矩矢量H的端点沿着最短路径趋近于力矩M的端点11Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.6*进动的速度根据M=ω×H，写成标量的形式:M=ω·H·sinθ可得ω=M/（H·sinθ）进动的速度和外加力矩的大小成正比,二和转子的动量矩成反比(无惯性)12Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.6附加的思考问题HO

5、uterringInnerringRotorHOuterringInnerringRotor解释A解释B13Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.7验证实验14Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.7验证实验录像15Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.7录像截图:0s0s16Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.7录像截图:11s0s11s17Lecture3--GimbaledGyro-2DOF2.7录像截图:21s0s11s21s18Lec

6、ture3--GimbaledGyro-2DOF2.7结论？HOuterringInnerringRotorHOuterringInnerringRotorAB19Lecture3--GimbaledGyro-2DOFOutline陀螺仪组件二自由度陀螺仪基本特性–进动二自由度陀螺仪基本特性–陀螺力矩效应二自由度陀螺仪基本特性–定轴性二自由度陀螺仪动力学建模20Lecture3--GimbaledGyro-2DOF3.1*陀螺力矩:定义gyro进动外加力矩反作用力矩gyrogyro外加力矩反作用力矩(陀螺力矩):陀螺力矩的方

7、向陀螺力矩的作用对象21Lecture3--GimbaledGyro-2DOF3.2*陀螺力矩:稳定效应外加力矩外环内环转子进动陀螺力矩22Lecture3--GimbaledGyro-2DOFOutline陀螺仪组件二自由度陀螺仪基本特性–进动二自由度陀螺仪基本特性–陀螺力矩效应二自由度陀螺仪基本特性–定轴性二自由度陀螺仪动力学建模23Lecture3--GimbaledGyro-2DOF4.1定轴性-转动基座(1)录像：陀螺没有通电时转动基座24Lecture3--GimbaledGyro-2DOF4.1定轴性-转动基座

8、(2)录像：陀螺通电后转动基座25Lecture3--GimbaledGyro-2DOF4.2定轴性-敲打框架(1)录像:陀螺没有通电时敲打框架26Lecture3--GimbaledGyro-2DOF4.2定轴性-敲打框架(2)录像:陀螺通电后敲打框架27Lecture3--Gimbal