摆式陀螺大偏北角运动特性研究

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1、第2O卷第12期电光与控制Vo1．2ONo．122013年12月ElectronicsOptics&ControlDec．2013doi：10．3969／j．issn．1671—637X．2013．12．013摆式陀螺大偏北角运动特性研究陈河，张志利，周召发，王凯，马超(1．第二炮兵工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室，西安710025；2．第二炮兵驻519厂军事代表室，山西长治046012)摘要：目前关于摆式陀螺运动规律的研究主要局限于小偏北角领域，不能满足全方位快速寻北技术对其大偏北角运动规律的要求。突破传统方法，首次提出并研究了摆式陀螺大偏北角运动特性，利用欧拉动力学方程建立摆式

2、陀螺大偏北角运动模型并进行合理简化。针对模型的非线性特点，结合李亚普诺夫稳定性理论定性分析了其运动稳定性，得到具有唯一稳定平衡点的务件。与小偏北角时的情况不同，仿真结果表明犬偏北角运动时，摆式陀螺的陀螺轴绕其稳定平衡点的周期性摆动不再满足正弦变化规律，摆动周期随摆幅和悬带扭矩而改变。研究结论可为实现摆式陀螺寻北仪全方位快速寻北提供理论依据。关键词：摆式陀螺；全方位寻北；大偏北角；运动特性中图分类号：V241．5文献标志码：A文章编号：1671—637X(2013)12—0056—04ResearchonMotionCharacteristicsofPendulousGtSyroscopeinL

3、argeAzimuthCHENHe，ZHANGZhili，ZHOUZhaofa，WANGKai，MAChao(1．StateKeyLaboratoryofWeaponLaunchingTheoryandTechnology,TheSecondArtilleryEngineeringUniversity,Xi’an710025，China；2．MilitaryRepresentativeOficeofTheSecondArtilleryinNo．519Factory,Changzhi046012，China)Abstract：Thecurrentresearchonmotionofpendulo

4、usgyroscopeismainlylimitedinminuteazimuthangle，whichcan’tsatisfytherequirementofquickomni—beatingnorthseeking．Unlikethetraditionalmethod,wemadeanalysisonmotioncharacteristicsofpendulousgyroscopeinlargeazimuth咄，establishedthemotionmodelbasedontheEulerdynamicalequations，andsimplifieditreasonablyaccord

5、ingtotheactualconditions．QualitativeanalysisofmovementstabilitywasmadebasedontheLiapunovstabilitytheory，andtheconditionwherethereisonlyonestablebalancepointwasgained．Simulationsshowthatwhentheazimuthangleislarge，themovementofpendulousgyroscopearounditsequilibriumpointisnotasinecurve，whichisdiferentf

6、romthecaseinminuteazimuthangle；andtheswingperiodvarieswithpendulumdeflectionandtorqueofsuspendingstring．Theseconclusionscanprovideatheoreticalbasisforquickomni·bearingnorthseekingwithalargeazimuth．Keywords：pendulousgyroscope；omni—bearingnorthseeking；largeazimuthangle；motioncharacteristics等都以其寻北运动规律为

7、基础⋯。为提高寻北精度，0引言不同学者对摆式陀螺运动规律进行了深入研究，如文摆式陀螺经纬仪以其完全自主性、高精度、寻北时献[2]详细阐述了不同悬带扭矩作用下摆式陀螺寻北间较短等优点广泛应用于航空航天、探测、隧道、军事仪的运动情况；文献[3—4]讨论了电压变化、转速稳等需要寻北定向的场合。摆式陀螺经纬仪寻北的诸多定性等对陀螺经纬仪定向的影响；文献[5]总结了温方法，如两逆转点法、四分之一周期法、时差