捷联惯导四面体冗余配置的双轴旋转调制方法

传统捷联惯导采用三轴正交配置,存在单一传感器故障直接引发整个系统失效,且导航误差随时间累积快等问题。为解决这些问题,提出了一种将四陀螺冗余配置和双轴旋转调制相结合的捷联惯导导航方法。构建多指标约束的冗余优化准则,通过器件级配置方式,设计了基于四面体结构的四陀螺冗余配置方案,并在此基础上引入八次序双轴旋转调制方法,调制3个轴向的等效陀螺漂移。仿真结果表明,所提方法能够实现系统可靠性和导航精度的双重提升,具有重要的工程应用价值。

冗余式捷联惯导系统多故障的检测与隔离

针对传统广义似然比故障检测无法实现捷联惯导多陀螺故障检测和隔离的问题,本文提出基于广义似然比故障检测和线性估计思想相结合的多故障检测与隔离方法。以发生多故障的六陀螺椎体垂向对称配置的冗余捷联惯导为对象,采用广义似然比方法对系统进行故障检测,并引入线性估计思想实现陀螺输出值预测,通过陀螺预测值与输出值的残差比较定位故障陀螺,并记录故障信息,实现系统重构。通过仿真和实测数据验证,证明该方法可以准确实现对多陀螺故障检测与隔离,保障捷联惯导系统可靠性。

垂向对称的四陀螺冗余式单轴旋转捷联惯导方法

针对现有惯导正交配置方案在高海况下存在可靠性不高以及导航误差随时间累积快的问题,提出一种四陀螺冗余配置的单轴旋转捷联惯导新方案。通过器件级冗余技术,依据冗余数目等同时可靠性最大,导航特性更优的原则,设计了一种四陀螺圆锥垂向对称配置方案。以此为基础,考虑单轴旋转调制转轴垂直方向上器件误差的优势,提出将冗余配置和单轴旋转调制相结合的冗余式单轴旋转捷联惯导技术,并给出了具体的设计方法和过程。仿真结果表明:惯导系统可靠性较传统无冗余方案提升75%,定位精度较无旋转调制方案提升26%。新方法能够实现可靠性和精度的综合提升,且配置结构体积增加不多,安装方便,工程实现性较强。

半球谐振子疲劳寿命分析与仿真

半球谐振子的寿命和损伤是直接影响高精度半球谐振陀螺使用时长和安全性的重要因素。目前,国内加工的半球谐振子所用的熔融石英玻璃材料主要依靠进口,采用传统的疲劳寿命实验确定方法成本过于高昂,因此需要利用疲劳分析软件对半球谐振子的疲劳寿命进行分析。文章通过半球谐振陀螺应力分析,采用ANSYS软件对熔融石英半球谐振子进行应力分析仿真,确定因残余应力所引发的疲劳危险部位,并在疲劳部位进行裂纹扩展分析,得到Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型应力强度因子,以在半球谐振子结构设计和使用过程中对易疲劳部位进行有效监控和预防。

广义回归神经网络在冗余捷联惯导故障诊断中的应用研究

针对冗余捷联惯导的故障诊断问题,研究提出了一种基于广义回归神经网络的故障诊断方法。该方法在传感器输出数学模型未知的情况下,仅通过传感器之间的冗余关系,利用传感器正常工作时的测量值和改进的神经网络估计输出值生成残差进行故障诊断。仿真试验表明,利用神经网络补偿产生的残差可以检测到未补偿时的故障。该方法不仅可以检测到单故障,还对多传感器同时发生故障具有一定的检测能力。

基于模态反转的半球谐振陀螺零位自校准方法

针对半球谐振陀螺的零位漂移问题,研究了基于模态反转电路控制技术的零位自校准方法。首先,从动力学模型引入了阻尼不对称、频率裂解等非理想因素,讨论了半球谐振陀螺的工作机理及驻波漂移特性;其次,通过理论分析了模态反转的零位校准以及虚拟进动控制的模态反转技术;最后,基于FPGA数字控制平台,设计并实现了半球谐振陀螺零位自校准半实物仿真实验。实验结果表明,基于模态反转的半球谐振陀螺零位校准,将半球谐振陀螺的零位从15(°)/h降低至2(°)/h,半球谐振陀螺的短期零偏稳定性和长期稳定性也分别提高了11.8%和45.86%,有效抑制了零位漂移,提高了半球谐振陀螺的测量精度。