路面激励下机载惯导设备的隔振参数优化.pdf

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1、第31卷第2期计算机仿真2014年2月文章编号：1006—9348(2014)02—0097—05路面激励下机载惯导设备的隔振参数优化宋晓波1’2，刘波1，邱东海1’2，贾宏光1(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2．中国科学院大学，北京100039)摘要：研究无人机惯导系统优化设计问题，由于机载惯导设备受飞机振动和冲击的影响，会使惯性敏感元件测量精度下降，严重时影响飞机的安全，因此有必要对隔振参数进行优化。为实现某型无人机机载惯导设备隔振器的参数优化，建立了无人机地面滑跑的动力学模型，采用滤波白噪声法模拟路面不平度的方法为

2、无人机系统提供了路面随机激励。通过数字仿真。以惯导元件的加速度均方根值最小为目标，采用遍数法对隔振器的刚度参数k和阻尼参数c进行了优化。优化结果表明，选取隔振器参数k=3700N／m，c=O．455N·s／m时，地面随机激励传递至机载惯导设备的加速度均方根值为3．6359m／s2，比优化前减小了45．1％。所采用方法提高了惯导设备的可靠性，可以为机载设备的隔振优化提供指导。关键词：动力学模型；路面不平度；动力学仿真；隔振器参数优化中图分类号：V411．8文献标识码：BOptimizationofVibrationIsolationParameterofAi

3、rcraftInertialNavigationSystemonRoadRoughnessSONGXiao—b01”，UUB01，QIUDong“一2，JIAHong—guan91(1．ChangehunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysic，TheChineseAcademyofScienceChangehun，ChangchunJilin130033，China；2．UniversityoftheChineseAcademyofSciences，Beijing10039，China)ABSTRACT：Inord

4、ertooptimizethevibrationisolationparameterofinertialnavigationsysteminanunnlannedaeri-alvehicle(UAV)，adynamictaxingmodeloftheUAVsystemwassetup．ThenthewhitenoiseswereusedtocreaterandomroadroughnessfortheUAVsystem．ThennumericalsimulationofthemodelWascarriedoutbyprogrammingwithMatlab

5、．Lastly，anoptimizationmodelwassetupinwhichtheelasticcoefficientkanddampingcoefficientCwereregardedasoptimizationvariablesandtherootmeansquareofaccelerationofinertialnavigationsystemwasde‘finedastheobjectivefunction．ThesimulationresultsshowthatwhenkWas3700N／mandCWas0．455N。s／m，thero

6、otmeansquareofaccelerationofinertialnavigationsystemdecreasedas45．1％．10werthanthebeforeone．ThemethodCanincreasethereliabilityoftheinertialnavigationsystem，thusprovideanadviceforvibrationisolationofaircraftinertialnavigationsystem．KEYWORDS：Dynamicmodel；Roadroughness；Dynamicsimulati

7、on；Optimizationofvibrationisolationparameter1引言惯导设备是测量无人机实时方位、姿态和速度的自主导航设备，具有反应迅速、输出连续、体积小、重量轻等优点。但缺点是误差随时间累积，其精度主要取决于陀螺和加速度计的性能，若在恶劣的动力学环境，如振动、冲击环境，容易导致测量信号精度降低，因此有必要对外界干扰信号进行滤收稿日期：2013—04—25修回日期：2013一05—30波。目前机载惯导设备广泛采用捷联式，通过减振基座与无人机直接固连而降低空中发动机对惯导设备的振动干扰⋯【2J。然而在滑跑阶段，惯导设备仍会受到路面不

8、平度产生的随机噪声影响，因此设计合理的隔振参数，对于提高导航系统精