导航原理-陀螺稳定平台概要讲课稿.ppt

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1、导航原理-陀螺稳定平台概要二是跟踪功能，即能跟踪指令，按要求的角速度旋转，确保平台的坐标轴指向要求的方位。陀螺稳定平台可由单自由度陀螺构成，也可由双自由度陀螺构成一个单自由度陀螺可以构成单轴陀螺稳定平台，稳定轴是单自由度陀螺的敏感轴（输入轴），即转子缺少转动自由度的那个轴。一个双自由度陀螺可以构成双轴陀螺稳定平台，稳定轴是双自由度陀螺的内框架轴和外框架轴。三轴陀螺稳定平台可以由三个单自由度陀螺组成，也可由两个双自由度陀螺组成。基于单自由度陀螺的平台基于二自由度陀螺的平台坐标原点在陀螺仪的万向支点，Z轴

2、与转子角动量的方向一致。Y轴为陀螺仪的内环轴。X轴、Y轴在与Z轴垂直的平面内且满足右手坐标系，X轴为稳定轴。规定：沿坐标轴Y正向旋转时，输出角为正；沿坐标轴Y负向旋转时，输出角为负。单自由度陀螺——单轴稳定平台FMdxMJwMP稳定回路工作原理F作用在平台上产生沿稳定轴负方向的干扰力矩平台带动陀螺仪绕X轴负方向作一般刚体的旋转运动单自由度陀螺的支架对陀螺组件产生沿X轴负向的力矩MJ陀螺组件沿Y轴负向进动，信号器输出角度信号β为负力矩马达产生沿X轴正向的力矩修正回路的功能：使平台跟踪给定的指令，相对惯性

3、空间以该指令角速度旋转。工作原理McmdTcmd双自由度陀螺构成单轴稳定平台的原理利用双自由度陀螺构成单轴稳定平台，稳定轴可选为与内环轴平行或与外环轴平行。也可利用双自由度陀螺构成双轴稳定平台。稳定回路工作原理（稳定轴与外环轴平行）力矩马达馈入信号接入时正负方向的确定原则是：当陀螺输出角为正，产生的伺服力矩也为正。即伺服力矩与陀螺输出角同号。稳定回路工作原理（稳定轴与内环轴平行）力矩马达馈入信号接入时正负方向的确定原则是：当陀螺输出角为正，产生的伺服力矩也为正。即伺服力矩与陀螺输出角同号。修正回路工作

4、原理（稳定轴与外环轴平行）修正回路工作原理（稳定轴与内环轴平行）单轴陀螺稳定平台小节稳定回路判断的是平台稳定轴上的力矩马达产生的力矩方向与陀螺输出角之间的关系；修正回路判断的是陀螺上的力矩器与指令角速度之间的关系。第4章惯导系统中的基本关系4.1地球的描述导航系统的任务是要确定运载体的位置、速度和姿态，要确定这些量必须要有参考基准。星际航行以宇宙空间的天体作为参照物，在地球附近的导航则以地球作为参照物，目前大部分的导航任务都以地球作为参考基准，所以我们有必要介绍有关地球的知识。4.1.1地球的几何形状

5、地球是一个不规则球体。由于地球绕其极轴自转，所以赤道各处的地球半径较极轴方向的半径长，南极稍微凹入，形状似梨。地球的真实形状很难用数学模型表达，常采用三种几何模型对地球做近似描述。（1）大地水准体：通过全球海平面的地球重力场等势面围成的空间体。但地球形状不规则，各处质量不均匀，大地水准体还只是一个近似旋转椭球体，仍不能用数学模型来表达。（2）圆球：球心位于地心，半径R=6371km（3）参考旋转椭球体：中心位于地心，分别以Re和Rp为半长轴和半短轴的椭圆绕地球自转轴旋转180度所形成的椭球体，其中Re

6、和Rp通过大地测量确定。在导航中，常用后两种模型来进行导航计算。在较低精度的导航中用圆球模型，在中等及以上精度的导航中用参考旋转椭球体模型。参考椭球的赤道平面是圆平面，所以参考椭球可以用赤道平面半径（即长半径）Re和极轴半径（即短半径）Rp来描述，或用长半径Re和椭圆度（扁率）e来描述。直到目前为止，各国选用的参考椭球已有十余种，但大部分参考椭球都仅在局部地区测量大地水准面的基础上确定的，因而仅适用于某些局部地区。世界上部分参考椭球参数名称Re(M)1/e使用国家或地区克拉索夫斯基（1940）6378

7、245298.3前苏联1975年国际会议推荐的参考椭球6378140298.257中国（1）贝塞尔（1841）6377397299.15日本及中国台湾克拉克（1866）6378206294.98北美海福特（1910）6378388297.00欧洲、北美及中东WGS－84（1984）6378137298.257全球（2）SGS－85（1985）6378136298.257前苏联（3）①我国在1980年前采用克拉索夫斯基椭球，1980年后采用此椭球。②GPS采用的参考椭球。③GLONASS采用的参考椭球。

8、4.1.2地垂线和纬度由于地球不是一个正球体，真正的地球表面不同于旋转椭球面。这是由于地球内部质量分布的不规律性和地球自转造成的。一般来说，地球上某点P的向径（地心到该点的直线）方向、P点的参考椭球面法线方向和P点的铅垂线（重力）方向互不重合。因此，就有三种不同的纬度，在精密的导航工作中应区分三种纬度。（3）天文纬度Lg，这是P点的铅垂线和地球赤道面的交角。PP1称为天文垂线，也称为真垂线。通常天文纬度被采用为地球纬度。天文观测只能定出天文纬度Ф。赤道平