惯导原理陀螺仪应用概述课件.ppt

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1、陀螺仪应用概述陀螺仪的用途：建立参考坐标系测量载体的角速度（平台式）（捷联式）陀螺漂移对惯导系统的影响各类惯导系统对陀螺精度的要求纯惯导/组合惯导远程/中程/近程平台式/捷联式各类陀螺仪当前的应用液浮陀螺、静电陀螺激光陀螺、光纤陀螺挠性陀螺振动陀螺、微机械陀螺仪的选型单自由度陀螺仪组合件、转子轴、输出轴、输入轴陀螺仪单自由度陀螺悬浮技术阻尼器积分陀螺（无弹性力矩器）速率陀螺（有弹性力矩器）积分陀螺仪的动态特性放大系数、时间常数稳态时，输出是输入的积分陀螺仪方块图积分陀螺系统方块图简化方块图陀螺仪积分陀螺静、动特性积分陀螺的静态、动态特性静态响应对单位阶跃输入应用终值定理对于一个常值

2、A角输入单位阶跃输入的过渡响应陀螺仪积分陀螺频率特性积分陀螺仪的频率特性用jω代入单自由度积分陀螺传递函数，得对数频率特性图二自由度陀螺仪液浮技术和气浮技术基本特点：角动量H相对惯性空间稳定陀螺仪二自由度陀螺仪每一个轴既是输入又是输出轴当沿着输入轴方向有角运动时，对应框架轴的角传感器有输出：当输入轴存在干扰或控制力矩T时加速度计概述加速度计的功能：对比力的测量测量机制：力或力平衡电路输出形式：模拟量或数字量工作原理：牛顿第二定律敏感质量按直线形式运动敏感质量按摆动形式运动F或T被电子线路所产生的力或力矩平衡，电流或电压的大小就代表了a加速度计分类1、摆式加速度计浮子摆式加速度计挠性

3、支承摆式加速度计摆式陀螺积分加速度计2、非摆式加速度计压电加速度计压阻加速度计振弦加速度计静电加速度计加速度计摆式把加速度计看作力矩平衡装置，列写方程P=mr，m：质量，r：臂长设F=0如a=常值，稳态时角θ大小即可代表加速度加速度计力反馈与传函实际中，用力反馈回路取代机械弹簧来实现K设Kd=1，传递函数加速度计摆角与加速度1当a为常值，稳态时电流I的大小就代表输入加速度的大小摆轴转角θ和线加速度a之间的传递函数加速度计摆角与加速度2稳态时对比可以看出，改变放大系数A只能影响摆轴转角θ，而不能影响加速度输出电流I的大小对系数A进行调节，可使加速度计在一定加速度范围内使转角保持在小角

4、度，保证输出线性度加速度计主要参数加速度计的主要参数标度系数：力矩器的电流和被测量的加速度之比（mA/g）灵敏度：引起力矩器电流发生变化的最小输入加速度（g）零位不稳定性：输出零位的变化范围（g）线性范围：保证一定线性度的情况下，可测量加速度的范围时间常数：取J/C作为摆平衡环的时间常数回路刚度：摆轴的转角和输入加速度的比值（如0.5毫弧/g）零位误差：没有加速度计输入的情况下，加速度计的输出（可补偿部分称为零位偏置，随机偏差部分称为零位不稳定性）加速度计原理误差:交叉耦合工艺误差：标度系数误差、灵敏度、零位不稳定性、测量范围的非线性原理性误差：测量原理本身的缺陷带来的误差交叉耦合

5、误差：输入轴：垂直于初始时刻摆轴的垂线方向输入轴固定后，摆一旦转动→交叉耦合误差给定载体的加速度A的方向摆仅应该敏感A的分量ax产生摆角θ以后，摆敏感的加速度就成为加速度计原理误差:振动高增益力反馈回路使得θ角很小，上式可以进一步简化为第二项即交叉耦合项，一般可忽略。如果必要可用计算机补偿振动误差：设振动：方向固定沿着输入轴和垂直于输入轴均有分量振动的正半周时AVX将引起摆向左偏移AVY引起一个绕逆时针方向的力矩加速度计原理误差:振动2振动负半周时AVX将使摆向右偏离AVY产生的力矩仍然是逆时针因此，在振动的加速度输入下，会产生绕输出轴的一个同方向的摆式干扰力矩摆式力矩是两个正弦分

6、量之积的函数加速度计原理误差:振动3f(V)是摆的质量、偏心距离及A的函数力矩TV在振动加速度的方向和输入轴夹角成45度时达到最大值振动频率在加速度计力反馈回路的通频带内，才会产生振动误差加速度计摆式陀螺积分加速度计摆式浮子陀螺积分加速度计主要组成：一个单自由度浮子式积分陀螺仪+驱动电机沿着摆轴PA的方向增加了一个小质量块M失衡质量M的工程实现当有输入轴加速度a（t）M的存在，将使浮子组合件绕输出轴转动一个角度α信号器送出电压信号Ua，放大后送至力矩电机，产生力矩使陀螺绕输入轴方向以转动，产生陀螺力矩加速度计摆式陀螺积分加速度计2陀螺力矩将和由加速度a所产生的惯性力矩MLa相等转角

7、θ：角θ与加速度的积分（即速度）成比例θ可由传感器SG2给出有害加速度及陀螺漂移误差的补偿：施加力矩器补偿电流I平台作用和结构平台功能：提供比力和姿态两种方案：捷联式、平台式捷联式：加速度计、陀螺直接安装在载体上平台式：加速度计安装在台体上，通过万向支架和载体的转动相隔离。加速度计敏感轴方向沿着导航坐标系方向放置导航坐标系是由平台稳定回路和修正回路来共同实现用陀螺仪实现回路的姿态反馈陀螺仪的配置稳定回路：利用陀螺信号来稳定台体陀螺仪只用于敏感干扰力矩，不再用于力矩补偿