框架陀螺-单自由度(哈工大导航原理、惯性技术课件).ppt

《框架陀螺-单自由度(哈工大导航原理、惯性技术课件).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、SingleDegree-of-Freedomgyro单自由度陀螺仪1Lecture4--GimbaledGyro-1DOFOutline单自由度陀螺介绍单自由度陀螺建模单自由度速率陀螺单自由度积分陀螺应用示例:平台单轴稳定2Lecture4--GimbaledGyro-1DOF1.0*单自由度陀螺:介绍单自由度(1-DOF)陀螺:结构--只有一个框架转子轴的自由度–仅一个转子轴绕着x-轴方向缺少转动自由度转子轴不具有稳定性3Lecture4--GimbaledGyro-1DOF2.0敏感轴当基座绕着x-轴旋转

2、:转子轴被迫也绕着x-轴旋转;但转子轴仍试图保持在原来的方向;转子轴和基座之间存在强迫和反抗的相互作用;基座会对转子轴产生一个强迫力矩Mx，沿着x-轴方向4Lecture4--GimbaledGyro-1DOF2.0*敏感轴当基座绕着x-轴旋转:基座会对转子轴产生一个强迫力矩Mx，沿着x-轴方向转子将绕着内框架轴y-轴进动结论:单自由度陀螺能够敏感基座绕着其转子轴缺少转动自由度的方向的转动。5Lecture4--GimbaledGyro-1DOF1.2Product-JG7005InternalviewInpa

3、ckage6Lecture4--GimbaledGyro-1DOFOutline单自由度陀螺介绍单自由度陀螺建模单自由度速率陀螺单自由度积分陀螺应用示例:平台单轴稳定7Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.1建模:坐标系转动分析:转子绕z-轴自转;基座以角速度ωxb转动内框架也被迫以角速度ωxb绕x-轴转动同时，内框架也以角速度绕y-轴转动8Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.1建模:坐标系坐标系：固定坐标系--XYZ基座坐标系--xbybzb（输入轴xb）内框架坐标系

4、--xyz转子坐标系--x'y'z'9Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.2建模:任务和方法任务:建立输出转角β和输入角速度ωxb，之间的关系途径：动量矩定理+苛氏定律10Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.3建模:转动选取内框架坐标系作为动坐标系内框架相对基座的转动角速度:基座相对惯性空间的转动角速度:11Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.3建模:转动内框架相对惯性空间的转动角速度:——对小角度12Lecture4--GimbaledGyro

5、-1DOF3.3建模:转动内框架角速度:转子相对惯性空间的角速度:转子的动量矩:13Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.4建模:动量矩转子的动量矩:根据动量矩定理和苛氏定律：其中14Lecture4--GimbaledGyro-1DOF2.4建模:动量矩故有15Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.5*模型:力矩因为我们只关心β角的变化规律,所以只需要抽取沿着y-轴的分量，得到或其中16Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.5*模型:力矩其中(阻尼)

6、(扭转弹簧)--控制力矩--干扰力矩忽略Mf,得到故17Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.6模型:II型系统忽略控制力矩MB,得典型的II阶系统，可以改写为其中等效阻尼比自由振荡频率18Lecture4--GimbaledGyro-1DOFOutline单自由度陀螺介绍单自由度陀螺建模单自由度速率陀螺单自由度积分陀螺应用示例:平台单轴稳定19Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.1*速率陀螺单自由度陀螺义的分类(基于c和k)1、当c≠0，k≠0系统时域方程频域拉氏变换

7、传递函数稳态时称为速率陀螺(rategyro)20Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.2速率陀螺阶跃响应传递函数系数输入系统输出利用反拉氏变换21Lecture4--GimbaledGyro-1DOF3.2速率陀螺的阶跃响应衰减的振荡围绕着：其中ζ>0，一般取0.5~0.822Lecture4--GimbaledGyro-1DOFOutline单自由度陀螺介绍单自由度陀螺建模单自由度速率陀螺单自由度积分陀螺应用示例:平台单轴稳定23Lecture4--GimbaledGyro-1DOF4.

8、1*积分陀螺2、当c≠0，k=0,有改写为记,得传递函数包括：积分环节+一阶惯性环节24Lecture4--GimbaledGyro-1DOF4.2积分陀螺的阶跃响应阶跃输入:输出:忽略τ,得到：或写成25Lecture4--GimbaledGyro-1DOF4.2控制力矩输入的影响仅角速率输入外加控制力矩输入记上式意味着，给单自由度陀螺仪施加控制力矩，效果上等同于施加了相当幅值的输入