一种时变加速度引起的陀螺加速度计输出测定方法

摘要

本发明提供了一种时变加速度引起的陀螺加速度计输出测定方法，根据时变输入加速度a

说明书

技术领域

本发明属于高精度视加速度测量技术领域，涉及一种惯性稳定平台用的加速度计导航解算，特别涉及一种时变加速度引起的陀螺加速度计输出测定方法。

背景技术

在高精度惯性稳定平台中，目前主要采用石英挠性加速度计和摆式积分陀螺加速度计，二者都为单自由度加速度计，每个加速度计都是敏感一个方向的视加速度。

摆式积分陀螺加速度计(PIGA)是一种利用陀螺力矩进行反馈的摆式加速度计，其工作原理见下图1。图中，OX

由图1可知，这种陀螺加速度计在结构上与二自由度陀螺仪类似：有高速旋转的陀螺转子，有内、外框架。内框架轴的一端装有角度传感器，外框架轴的上下端分别装有输出装置和力矩电机。沿转子轴Oz有一偏心质量m，其质心离内框架轴的距离为l，因而绕内框架轴形成摆性ml。

当仪表沿外框架轴OX

为了保证H与外框架轴OX

式2中，a

上式2为一个超越方程，需要通过简化才能给出一些局部的定性分析表达式。比如，在《惯性器件(下)》中第197页给出在a

但上述方程有以下几个问题：

(1)当a

(2)当

(3)当

因此，该方程只有在

为进一步构建陀螺加速度计的测量误差模型，通过误差补偿提高使用精度，本发明提出了一种新型的陀螺加速度计输出测定方法，以适应横向加速度作用时的视加速度精确测量能力。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，考虑到弹载等实际应用工况，提供一种新型的时变加速度作用时的陀螺加速度计输出测定方法，用于计算陀螺加速度计的输出值(角度α与角速度

本发明提供的技术方案如下：

一种时变加速度引起的陀螺加速度计输出测定方法，包括如下步骤：

步骤(1)，测量出陀螺加速度计沿与基座固联的坐标系OX

步骤(2)，测量出陀螺加速度计的外框架轴和转子轴的不垂直角度β；

步骤(3)，根据步骤(1)中Y

此时，在Y

式6中，m为转子偏心质量，l为转子偏心距离，H为仪表转子角动量，α为外框架相对仪表基座(即摆式积分陀螺加速度计壳体)的转动角度，简称外框架转动角，

步骤(4)，设外框夹角α的初值为α

(4.1)当a

式中，t为时间；

(4.2)当

式中，t为时间；

(4.3)当

式11和12中，

t为时间；

(4.4)当

式14和15中，

t为时间。

根据本发明提供的一种时变加速度引起的陀螺加速度计输出测定方法，具有以下有益效果：

本发明综合考虑了陀螺加速度计时变输入轴加速度和横向加速度作用时对输出的影响，给出了一种精确的利用基座三个正交方向的加速度以及外框架轴与转子轴不垂直度角β作为已知量计算得到陀螺加速度计的理论计算值的方法。相比现有的只考虑输入加速度作用时的线性输出计算方法，本发明的陀螺加速度计测定方法还考虑了横向加速度作用时引入的误差项，更准确、更全面、适用性更广。

附图说明

图1为陀螺加速度计的原理示意图；

图2为本发明的陀螺加速度计输出计算流程图；

图3为示例1中陀螺加速度计基座轴X

图4为示例1中陀螺加速度计原角速度计算值；

图5为示例1中陀螺加速度计本发明角速度输出计算值；

图6为示例1中陀螺加速度计采用原计算方法引起的误差。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本发明提供了一种时变加速度引起的陀螺加速度计输出测定方法，如图2所示，根据输入加速度a

步骤(1)，测量出陀螺加速度计沿与基座固联的坐标系OX

步骤(2)，测量出陀螺加速度计的外框架轴和转子轴的不垂直角度β；

步骤(3)，根据步骤(1)中Y

此时，在Y

式6中，m为转子偏心质量，l为转子偏心距离，H为仪表转子角动量，α为外框架相对仪表基座(即摆式积分陀螺加速度计壳体)的转动角度，简称外框架转动角，

步骤(4)，设外框夹角α的初值为α

(4.1)当a

式中，t为时间；

(4.2)当

式中，t为时间；

(4.3)当

式11和12中，

t为时间；

(4.4)当

式14和15中，

t为时间。

在本发明中，步骤(1)中，陀螺加速度计的输入加速度a

在本发明中，步骤(1)中，陀螺加速度计的输入加速度a

在本发明中，步骤(1)中，陀螺加速度计的输入加速度a

在本发明中，步骤(1)中，陀螺加速度计可以采用相对平台导弹发动机推力的斜置安装方式。

在本发明中，步骤(1)中，陀螺加速度计的陀螺转子可以采用动压气浮、液浮支撑等方式实现，陀螺加速度计的偏性摆性结构可以由偏心式摆结构、移轴式摆结构等方式实现，陀螺加速度计测量的载体可以为飞机、轮船、机动车辆、导弹等。

在本发明中，步骤(2)中，陀螺加速度计的外框架轴和转子轴的不垂直角度β由静基座光学瞄准机构测量得到。

设

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。