高精度陀螺测试转台建模及控制系统方案设计

摘要

要获得高精度惯性导航系统,需要提高作为惯导系统关键组成部件的陀螺仪的精度,而提高陀螺仪测试转台的精度是在现有技术条件下提高陀螺仪精度唯一可行的途径,速率精度和速率平稳性是转台精度最重要的指标。本文针对国内现有陀螺测试转台利用测角元件测量转台平均角速率致使角速率测试与控制精度不高的问题,提出新的方案,将高精度惯性器件引入到转台测量系统测量转台的瞬时角速率,通过对瞬时角速率的反馈与控制达到提高转台的速率精度与速率平稳性指标的目的。本文围绕将惯性器件引入系统的新型转台展开以下工作:
　　首先,对国内外在测试转台方向所做的研究进行简要的总结,分析了传统转台的工作原理和测速原理,并指出采用这样的测速原理给转台速率精度和速率平稳性带来的影响。
　　其次,对新型陀螺测试转台进行动力学建模工作。在分析惯性敏感元件在测量系统中作用的基础上,详细阐述了新型转台的功能运动学原理。然后抽象出转台的广义数学模型,建立所需坐标系,详细推导出转台系统中功能元件的运动微分方程,为转台结构配置奠定基础。
　　再次,改变引入转台的惯性器件的种类以及数目,得到不同的转台功能运动学原理,确定各种功能运动学原理对应的被测陀螺仪模型。以一种典型功能运动学原理为例,当被测陀螺仪分别包含和不包含机械转子结构时,设计主回路的调节器。
　　最后,针对新型转台控制系统,按照实现功能不同将其划分为测量回路和稳定回路两个部分,分别完成对这两个回路的控制器设计工作,并对设计结果进行仿真验证。最后提出基于同一处理器的测量稳定回路复合控制器的算法实现。

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第1章 绪 论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.2国外在该方向的研究现状

1.3国内在该方向的研究现状

1.4国内外研究现状的分析

1.5本文主要研究内容和章节安排

第2章 传统惯导设备速率测量机理及精度影响因素

2.1引言

2.2 陀螺测试转台的工作机理

2.3 陀螺测试转台的测速分析

2.4 转台速率精度与速率平稳性分析

2.5本章小结

第3章 新型陀螺测试转台系统动力学模型建模

3.1引言

3.2惯性器件在新型转台系统中的作用

3.3测试转台的功能运动学原理

3.4 转台广义数学模型

3.5 广义动力学模型的微分方程

3.6本章小结

第4章 对应不同被测陀螺仪的转台结构配置方案

4.1引言

4.2控制转台不同功能-运动学原理

4.3不同功能-运动学原理系统“自由度数”构建方案

4.4对应不同被测陀螺仪转台系统控制器的配置

4.5本章小结

第5章 新型陀螺测试转台的控制系统方案设计

5.1引言

5.2新型陀螺测试转台的控制系统

5.3测量回路控制器的综合与设计

5.4稳定回路控制器的综合与设计

5.5仿真结果分析

5.6测量回路和稳定回路复合控制器的算法实现

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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