半捷联微机械惯性测量系统误差分析

摘要

旋转弹姿态信息的实时准确获取是其制导化与精确打击的关键技术。针对旋转弹姿态精确测量的实际工程应用问题，半捷联微机械惯性系统从旋转弹角速率跨量程测量的科学源头着手，提出一种轴向高旋隔离、径向微旋固连的半捷联微机械惯性测量新方法，有效解决了微机械惯性系统在旋转弹上应用时的跨量程测量难题。然而，前期研究中我们发现，目前半捷联微机械惯性系统的测量精度有限，无法满足高精度的旋转弹精确制导需求。因此，如何进一步深入分析制约系统精度提升的主要误差产生机理，探讨其有效抑制方法，进一步提高系统精度，已成为半捷联微机械惯性系统真正得以推广应用的瓶颈问题，对其研究刻不容缓，且具有非常重要的理论价值和现实意义。
　　针对半捷联微机械惯性系统存在的精度不足问题，本文采用理论分析与试验验证相结合的研究思路。首先针对系统弹体转速测量不准确之一问题，提出基于加权最小二乘法多传感器数据融合的转速测量方法，将更加准确的信息反馈给电机，进而提高平台稳定性;然后从系统特有的机电组件入手，重点对影响系统精度的主要机电组件误差，特别是无刷直流电机误差、轴承-转子系统振动误差，分析两种误差的产生机理，研究其特性与以及传播方式，并探讨有效的抑制方法;最后构建试验验证误差补偿方法可行性，从而为解决制约系统精度提升的瓶颈问题提供理论指导和方法依据。
　　仿真与试验结果表明:针对系统中各种特有的误差所提出的误差补偿方法是有效的，为系统测量精度的提高提供了较好的解决方案，同时也为高旋弹药的制导化奠定了基础。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1．1前期研究遇到的问题

1．1．2半捷联微机械惯性测量系统误差源分析

1．2国内外研究发展概况

1．2．1捷联算法误差抑制技术研究

1．2．2微机械惯性器件／系统误差抑制技术研究

1．2．3初始对准误差抑制技术研究

1．2．4组合导航误差抑制技术研究现状

1．3本文主要研究内容和章节安排

1．3．1本文主要研究内容

1．3．2本文主要章节安排

第二章半捷联微机械惯性测量系统结构组成及工作原理

2．1半捷联微机械惯性测量系统结构组成

2．2半捷联微机械惯性测量系统工作原理

2．3本章小结

3．1外筒转速测量分析

3．2加权最小二乘法分析

3．3试验验证

3．3．1实验数据预处理

3．3．2融合算法有效性验证

3．4本章小结

第四章无刷直流电机转速波动误差抑制

4．1无刷直流电机转速波动误差机理分析

4．1．1无刷直流电机运行原理

4．1．2无刷直流电机数学模型

4．1．3电机转速波动分析

4．2无刷直流电机转速波动验证

4．2．1无刷直流电机转速波动验证方案设计

4．2．2无刷直流电机转速波动传播方式

4．3无刷直流电机输出转速波动抑制与补偿

4．3．1电机控制参数优化

4．3．2补偿结果分析

4．4无刷直流电机Simulink仿真

4．4．1滑膜变结构基本原理

4．4．2滑膜变结构控制的定义

4．4．3无刷直流电机建模仿真

4．5本章小结

第五章轴承-转子系统振动误差抑制

5．1．1轴承-转子系统不对中物理模型

5．1．2联轴器不对中

5．2轴承-转子系统有限元建模

5．3轴承-转子系统振动特性试验验证

5．3．1实验设计

5．3．2数据分析

5．4轴承-转子系统振动误差补偿

5．4．1滤波方法设计

5．4．2滤波效果

5．5本章小结

第六章误差补偿试验验证

6．1减旋精度提高验证方法

6．2姿态、位置测量精度提高验证方法

6．3试验步骤

6．4试验结果

6．5结果分析

6．6本章小结

7．1全文工作总结

7．2进一步的工作和建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢