捷联惯导系统内水平阻尼网络及算法研究-论文.pdf

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1、第43卷第8期红外与激光工程2014年8月VO1．43No．8InfraredandLaserEngineeringAug．2014捷联惯导系统内水平阻尼网络及算法研究刘灿，龙兴武，魏国，李耿，高春峰(国防科学技术大学光电科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：工作在纯惯性状态的捷联惯导系统存在周期性振荡误差，严重制约了系统的导航精度。基于三阶罗经对准网络，结合内水平阻尼网络选取原则，严格按照主导极点配置法要求，提出了一种新的阻尼参数选取方法，在此基础上设计了一种简单且普适性强的双线性变换内水平阻尼离散化算法。动态仿真实验验证了该种参数选取方法的可行性

2、，同时也验证了离散算法的正确性。大量实际静态实验表明：设计的内水平阻尼网络和离散化算法可以有效地阻尼捷联惯导系统的舒勒周期振荡误差，提高系统导航精度。关键词：内阻尼网络；惯性导航；阻尼算法中图分类号：U666．1文献标志码：A文章编号：1007—2276(2014)08—2637—07InnerdampingnetworkandalgorithmresearchofhorizontalloopinSINSLiuCan，LongXingwu，WeiGuo，LiGeng，GaoChunfeng(CollegeofOptoelectronicScienceand

3、Engineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：TheerrorofSINSwithoutdampingbehavesevidentcycle，seriouslyrestrictthenavigationaccuracy．Basedonthree-ordercompassloop，strictlyobservethedemandsofpoleplacementmethod，anewmethodofdampingparametersselectio

4、nwaspresented．Asimpleinnerdampingalgorithmwithhighuniversality，basedontheselectivedampingparametersandusingbilineartransformation，wasproposed．Thefeasibilityofdampingparametersselectionmethodwasverifiedbydynamicsimulationexperiments，thesameastheveracityofinnerdampingalgorithm．Massi

5、vestaticstateexperimentsshowthatthealgorithmanddampingnetworkparametersusedinthispaperCaneffectivelyeliminateSchuleroscillationserrors，improvethenavigationaccuracy．Keywords：innerdampingnetwork；inertialnavigationsystem(INS)；dampingalgorithm收稿日期：2013—12—09；修订日期：2014一O1—12作者简介：刘灿(198

6、9一)，男，硕士生，主要从事激光在惯性导航技术中的应用方面的研究。Email：liucan2007@126．com_导师简介：龙~(1958-)，男，教授，博士生导师，博士，主要从事光学工程及惯性技术方面的研究。Email：xwl0ngl1O@sina．tom红外与激光工程(n系)。图1中，、分别为北向加速度计零偏和O引言东向陀螺漂移，也、分别为东向和天向的数学平台误差角，g为当地地球重力加速度，OJ为地球自转角通过惯导系统误差分析可知，工作在纯惯性状速度，为当地纬度，尺为地球半径，k，k2，k为需要态的捷联惯导系统，其单通道水平回路为临界稳定设计的阻尼网

7、络参数。系统。实际应用时，在陀螺漂移和加速度计零偏等误根据图l，加入内水平阻尼后，系统的特征方程差源的作用下，系统会产生舒勒周期振荡、傅科周期为：振荡和地球周期振荡误差【l_。而且对于长时间工作的无阻尼惯导系统而言，陀螺随机漂移产生的均方A(s)=s％kls％(1+kz)to：s+kato：(1)根振荡误差将会按时间的平方根增加，严重制约了式中：为舒勒周期振荡角频率，co：=g／R。系统导航精度[3】。针对以上问题，从控制论的角度分通过分析系统的特征根和稳态误差可知，内水析，对于临界稳定系统。可以通过引入校正环节对系平罗经阻尼网络的实现原理为：加入速度反馈

8、环节统进行极点再配置。使其具有阻尼特性．从而阻尼系k，使系统具有阻