惯性器件校准装置速率控制的两种方法

本文介绍了常见的惯性器件校准装置(速率位置转台和精密离心机)的组成和基本原理,以及对它们进行速率控制的两种方法(PI控制和PDFF控制)。文中给出了两种控制方法的结构框图和时域表达式,并对其进行了理论分析,阐述了PI控制方法和PDFF控制方法各自的优势。PI控制方法通常运用在转动惯量较大,对角速率的动态性能要求不高的情况下,这时采用PI控制方法的系统速率平稳性和精度较高;PDFF控制方法通常运用在转动惯量较小,对角速率的动态性能要求较高的情况下,这时采用PDFF控制方法的系统低频刚度较好。最后结合两种控制方法给出了实际的对比测试结果,验证了理论分析的结论。两种控制方法的适用条件对惯性器件校准装置的设计和调试有较好的指导作用。

跨域飞行器惯导装置设计及抗冲击测量方法

跨域飞行器由于工作环境复杂多变,在飞行过程中运动参数受瞬态冲击影响较大,导致导航精度降低且难以稳定控制。针对瞬态冲击导致跨域飞行器难以获取准确运动参数的问题,本文研制了一种基于大小量程加速度计组合的惯性导航装置,并提出了一种大小量程加速度计切换策略,利用巴特沃斯滤波器对采集的数据进行滤波处理,通过预设阈值的累计和控制图算法和自主可变滑动窗口实现对冲击点的检测,并采用分段式线性插值方法保证了数据的同步性,最后通过模拟仿真和跌落台试验对本文所提出的切换策略进行试验验证,试验结果表明,分段式线性插值方法的估计误差不超过0.6 g,并在小量程加速计测量值饱和后,切换至大量程加速计的测量值,满足了实时切换的要求,进一步证明该惯性导航装置及大小量程切换策略可应用于飞行器进行跨域试验。

Xsens惯性传感器系统在步态分析中的重测信度研究

探究Xsens惯性传感器运动捕捉系统测量时空步态参数和下肢关节角度的重测信度。在2个测试日分别采集15名健康个体步行过程中的时空步态参数(步速、步长、步频、支撑相占比和双支撑相占比)以及髋、膝和踝关节在矢状面、额状面和水平面的最大角度和关节活动度,2次测试间隔(6±1)d。采用组内相关系数及测量标准误比较两次测试的相对信度与绝对信度。结果发现,两次测试的时空步态参数的相对信度结果为一般至极好,绝大部分时空部分参数的绝对信度表现优秀;矢状面上所有关节角度具有极好的重测性,冠状面和水平面上三个关节角度表现为一般至极好,所有关节角度的绝对信度结果均优秀。综上所述,Xsens系统对于测量健康年轻人的时空步态参数和下肢关节角度是可靠的,临床医生和研究人员可以使用Xsens系统来进行健康人体的步态研究。

基于小波变换的惯测装置角振动频率特性研究

频率特性是惯性测量与导航装置测量通道的重要指标之一。为了更准确地对惯测装置角速度通道频率特性进行研究,保证惯测装置测量的准确性与可靠性,提高测试效率,设计了一种基于正弦扫频方案的惯测装置角速度通道频率特性测试方案与数据处理方法,分析了惯测装置闭环光纤陀螺模型,并设计了仿真试验,验证试验方案的可行性。MATLAB仿真结果表明,通过基于Morlet小波的连续小波分析,计算惯测装置角速度通道-3 dB带宽相对误差小于3%,-3 dB处相位计算误差小于6%,验证了所提出的方法的有效性。

惯性步态测试装置的结构设计特点

惯性步态测试装置是采用我们自行研制的国内最小巧的加速度计为基础元件,利用先进的惯性导航技术引入人体步态参数测试中,除可输出三向加速度外,还可给出(三向)速度、力和位移。在Ⅰ型的基础上,在结构设计上又作了较大改进:增加了检测足底压力的传感器组,形成了双可靠系统,并用单片机替代了拖线传输结构,进一步提高了可靠性。 本发明适用面广,可用于医院骨科、矫形科及康复中心检查病情与评定康复情况,也可用于运动员培训等场合;还可用于机器人控制及可移物体测控等多种工业领域。

惯性测量装置火箭橇试验外测数据融合方法

在3 km火箭橇试验的基础条件下,为解决惯性测量装置火箭橇试验中雷达外测系统、遮光板外测系统和GPS系统的时间不同步、初始状态不一致以及分离误差采用单一外测数据的问题,通过解算和分析火箭橇试验过程中的雷达外测数据、遮光板外测数据和GPS外测数据的数据特点,探究了一种雷达外测、遮光板外测和GPS系统的数据融合方法。该方法有效的利用了雷达的测速精度和遮光板的位置精度,弥补了水刹车段外测手段单一的不足,成功将各外测系统融为一体,系统位置精度小于0.02 m,系统测速精度小于1‰,为惯性测量装置的误差分离提供了一个完整、准确的外测系统。

捷联惯性测量装置全温度标定方法

为了提高捷联惯性测量装置(SIMU)的测量精度,在使用前必须对其进行标定,以确定SIMU的参数及性能指标。为此研究了一种SIMU的全温度标定方法,利用专用的测试设备对SIMU进行全温度标定试验。给出了SIMU的静态模型方程,详细介绍了模型方程中各参数的标定方法及具体的误差补偿计算方法,最后给出了SIMU综合性能指标的计算。经过多发SIMU的标定实验,结果表明:该标定方法有效地提高了SIMU的实际实用精度。

惯性约束聚变装置总体布局和结构设计

从工程角度系统分析了大型激光驱动惯性约束聚变装置(ICF)—美国的国家点火装置(NIF)和法国在建的兆焦耳激光装置(LMJ)的总体布局和总体结构设计的特点。NIF采用"U"型总体布局,可以提供优化的激光实验设备布局并允许未来增加第二靶室。LMJ采用"In-line"型总体布局,可以减小激光实验区输出光束至终端光学系统之间的光程,并为未来增加第二靶室提供了可能。文中指出,ICF装置的总体布局应满足物理实验以及稳定运行、集成和维护的要求。在此前提下,还应设计进一步发展所需要的接口。ICF装置总体结构设计中,光学元器件封装在光机组件内;在线可更换单元采用运动学支承定位。总体结构设计在结构布局和构型上应与总体光路设计相匹配,设计时需考虑功能性、稳定性和洁净度,满足光学元件,物理设备和光学诊断设备的安装定位、集成调试、运行维护的要求。

气-固并流下行惯性分离装置的研究

本文研究了在气-固并流下行冷模系统中,气-固惯性分离装置结构选型和操作气速、颗粒循环速率等对于气-固分离效率的影响。实验证明,在气-固并流下行系统中,采用内缩、外扩双喷嘴气-固惯性分离器,可以达到很高的分离效率(95—99%)。在气体速度3-8m/s、颗粒循环速率40—120kg/(m^2·s)的条件下,综合考虑分离效率及喷嘴压降得到长度为190mm、出入口截面积为1∶2(出/入)的Ⅲ型喷嘴分离效果最好。同时讨论了Ⅲ型喷嘴的流体阻力及其计算方法。

机载导弹惯性制导装置生产测试工艺研究

从机载导弹惯性制导装置的工厂生产测试的实际情况出发,提出了使用自由方位惯性坐标系作为静止导航测试中的导航参考坐标系,证明了它和以发射点地理坐标系为基础的惯性坐标系的等效性,论证了测试平台所需的调平精度,给出了确定测试指标的算法。这种方法的应用,可节省测试场地的建设经费,提高生产效率。

惯性测量装置火箭橇试验模拟导弹飞行过载方法

由于火箭橇试验具有产生大过载、高速度、强振动和冲击等综合条件的能力,可以最逼真地模拟导弹真实飞行环境。主要针对捷联系统和平台系统,提出火箭橇试验的总体方案,包括三维模拟法、分段等效法、变推力模拟法等。并根据典型过载曲线,给出仿真结果,验证了此方法的正确性。

惯性测量装置火箭橇试验过载曲线设计方法

在3 km火箭撬轨道的试验背景下,提出了一种适合惯性测量装置火箭撬试验的过载曲线设计方法。首先对火箭撬运动过程中的主要受力进行了受力分析,在此基础上将火箭撬运动分为三段,包括主动段、自由滑动段和水刹车段,并建立了火箭撬基本运动方程。为确保过载曲线设计方法的精度,进行了仿真误差分析,修正了火箭发动机熄火时间和空气阻力系数,保证了过载曲线设计方法的合理正确。最后对此曲线设计方法又进行了一次验证试验,模型修正后速度仿真结果与实测速度结果基本重合,最大误差也不超过3 m/s,从而验证了提出的火箭撬试验过载曲线设计方法的正确性。本文的研究对惯性测量装置开展精度验证和误差系数的分离奠定了良好的基础。

大速率光纤惯性测量装置全温测试系统设计

阐述了“光纤惯性测量装置”的测试要求、测试系统的功能特点和设计方案,对该系统进行了软硬件设计,分析了测试程序的特点。通过对软硬件进行部分修改,该系统可以完成不同类型惯性测量装置的误差建模和综合测试。

惯性测量装置火箭橇试验功能验证方法

惯性导航测量装置火箭橇试验在国内尚处于起步探索阶段,火箭橇试验可以提供大过载等综合力学条件,逼真导弹真实的飞行环境,能够考核惯性测量装置在综合环境下的各项性能指标。对惯性测量装置的数据进行时间同步和统一化处理,参考雷达外测数据进行对比分析,通过分析结果验证了惯性测量装置火箭橇试验的可行性、可靠性以及精度稳定性。

车载简易惯性测量装置的误差建模与仿真

提出了一种用于列车定位的车载简易惯性测量装置(IMU),给出了其系统安装结构与导航定位解算方法,并分析了该系统的误差源,进而在此基础上推导获得了其系统误差模型。计算机仿真结果表明,所建立的IMU系统误差模型能够准确地描述出测量器件误差对整个系统测量结果的影响,从而为车载简易IMU的工程应用垫定了理论基础。

一种导弹触发引信用微机械惯性敏感装置

为适应小型化、模块化需要,应用微机械加速度传感器设计了集成化的触发引信惯性敏感装置。介绍该装置的结构组成、基本工作原理,特别重点介绍了微机械加速度传感器的结构设计、加工工艺流程。通过冲击动作特性、环境适应性、电路匹配性、高速碰撞验证等试验验证,结果表明该装置性能满足触发引信的安全性和作用可靠性要求,具有良好的应用前景。

高速压力机惯性力平衡装置及其特性研究(一)

在分析高速压力机惯性力平衡问题研究的必要性基础上,根据高速压力机的工作特点,论述了高速压力机的惯性力降低及平衡的途径,明确指出在高速压力机上不宜采用气动缸平衡装置。对目前广泛采用的5种惯性力平衡机构的工作特点进行了分析,提出了高速压力机惯性力平衡效果的科学评价指标。从而为研制高速压力机新的高性能平衡机构奠定了基础。

余度捷联惯性测量装置中的数据融合方法

阐述了两种余度捷联惯性测量装置的数据融合方法:最小二乘法和最优加权平均法。对这两种数据融合方法 进行了比较分析和仿真,证明它们都能对余度捷联惯性测量装置的测量数据进行融合,能提高测量精度,效果很好。

热真空条件下二浮惯性测量装置组合体热控系统设计

论述了二浮惯性测量装置(Inertial Measurement Unit,IMU)组合体热控系统设计、试验验证和再设计的过程.首先分析了斜装结构形式和布局,然后基于宇航产品的热设计原则,介绍了二浮陀螺和石英加速度计的热设计情况,试验验证时发现高温段陀螺温升过大,通过更换导热系数更大的陀螺安装板材料等措施,使得陀螺能够稳定工作在最佳精度范围内.最终的试验数据和试验前后标定数据的对比表明,二浮IMU组合体热控系统的设计完全满足整船的技术要求,并为惯性仪表提供良好的温度环境,在保证惯性仪表工作精度的同时,也可大大提高其在轨工作寿命.