自由陀螺测试系统的研制

根据某型自由陀螺的工作原理及结构特点,研制了自由陀螺测试系统;该系统采用工控PC机为控制核心,将A/D板,I/O板组合在一起,针对该型陀螺设计了导通测试及信号调理电路板,充分利用了自动化测试设备的硬件设施,并编制了测试控制软件;该系统集成了原有测试流程所有测试设备,能够满足自由陀螺的实时检测要求,极大提高了测试效率。

自由陀螺的章动特性

设有三自由度的自由对称陀螺,取 O_z 轴为其对称轴,并假设基座静止,支点 O 为原点.可以建立坐标系 Oξ,Oη,Oζ,陀螺外环轴设为 x_0,沿ξ方向, Oξ,Oη,Oζ坐标系与稳定平台固结.绕ξ转动α角后的位置为外环坐标系(x_0,y_0,z_0),y_0为内环轴,外环系绕

速度反馈中时滞参数对多自由度微陀螺动态响应的影响

将速度反馈控制器引入到微机械陀螺仪中,建立系统控制简化模型,通过对加入非线性刚度的系统动力学方程进行求解分析,进一步研究了时滞参数对多自由度微陀螺系统的影响规律。结果表明:时滞参数能有效调节系统检测响应的峰值和谐振频率,并消除非线性的影响,使系统趋于稳定。速度反馈增益的取值不会改变时滞参数对检测响应幅值的周期性规律,在不同的驱动周期下,检测响应的幅值随着反馈增益逐渐地增大或减小。

自由陀螺式静电陀螺找北仪原理与系统测试

提出了自由陀螺式静电陀螺找北仪的原理，并给出了系统测试结果。自由陀螺式静电陀螺找北仪采用角度法寻北方案，在工作中陀螺处于自由状态，通过光电传感器观测陀螺转子的表观运动角度，经过数据处理，得出方位角。为了降低陀螺漂移逐次启动不重复性对寻北精度的影响，系统引入两位置差动测量方法。实验表明，依据提出的方案研制的静电陀螺找北仪寻北时间小于３０ｍｉｎ，寻北精度可达１５″

自由转子陀螺的运动分析

以静电陀螺为例的自由转子陀螺是一种新型陀螺,其转子是靠静电力或磁力来支撑的,不与任何部件接触,所以转子的质心可以在三维空间中有明显的移动.当同样干扰因素出现时,该陀螺运动状态所受的影响明显地不同于普通机械陀螺运动状态所受的影响.在研究静电陀螺的基础上分别就各种干扰力矩、转子的动不平衡和静不平衡等因素对自由转子陀螺运动的影响进行了分析,并建立了自由转子陀螺的一般运动方程.这样,就为各种自由转子陀螺的设计和研制提供了理论参考.

硅微型两自由度振动轮式陀螺仪原理分析

首次提出了２ 种两自由度振动轮式陀螺仪新结构．详细分析了陀螺仪工作原理，推导了陀螺仪动力学方程．介绍了电容信号器和力矩器的工作原理．

时滞位移反馈作用下多自由度微陀螺的刚度非线性及控制研究

为揭示多自由度微陀螺非线性系统中位移反馈项对系统动力学特性的影响规律,探索对非线性的控制方法,以一类四自由度静电驱动微机械陀螺为研究对象,采用多尺度法对微陀螺受控系统在频域和时域中的动力学特性进行了分析。研究发现:时滞量为整周期或半周期时反馈增益可有效的对系统共振频率进行调节;时滞量为四分之一或四分之三周期时,反馈增益主要影响幅值大小,共振频率基本保持不变;反馈控制参数选取得当可消除非线性引起的多稳态解,增加陀螺的灵敏度稳定性,选取不当会导致系统出现复杂的概周期运动使灵敏度稳定性遭到破坏。

速度反馈对多自由度微陀螺非线性影响的控制

为揭示多自由度微陀螺非线性系统中速度反馈项对系统动力学特性的影响规律,探索减小或消除非线性影响的控制方法,以一类4自由度静电驱动微机械陀螺为研究对象,应用多尺度法分析了时滞速度反馈控制反馈增益对微陀螺输出响应的影响规律。研究发现:时滞量为零的条件下,反馈增益主要影响幅值大小;正的速度反馈增益会放大非线性的影响,系统出现新的不稳定区域,灵敏度稳定性遭到严重破坏;负的速度反馈增益对刚度非线性的影响有很好的控制作用,通过负增益的合理取值可完全消除刚度非线性的影响;提出了一种在不降低灵敏度的前提下利用速度反馈增益调阻作用来控制微陀螺灵敏度稳定性的方法,此方法为含刚度非线性多自由度微陀螺动态性能的优化和控制提供了理论依据。

基于响应面法多自由度微机电陀螺的优化设计

为提高多自由度微机电陀螺的灵敏度及带宽的鲁棒性,提出了一种依据特征分析确定约束条件的新方法,即从参数限定的角度对结构参数对微机电陀螺动态性能的影响特征进行提取,以此为依据确定优化设计的约束条件,结合响应面法对多自由度微机电陀螺的灵敏度及带宽进行了优化设计。优化后灵敏度最高提升了19%,相应的带宽也提升了11%;带宽最高提升了28%,相应的灵敏度则提升了16%。结果表明了该优化方法的有效性,同时仿真分析结果也验证了优化分析结果的可靠性。

基于遗传算法的多自由度振动陀螺仪优化设计

针对微陀螺仪灵敏度与带宽的制约问题,通过一种新型的生物进化遗传算法,提出了一种基于灵敏度和带宽最优化的优化设计方法.编写了多目标遗传算法的相关程序,该方法基于特征提取确定约束条件,以微陀螺振动系统振子质量比、结构频率比以及弹性梁刚度系数比为设计变量,灵敏度与带宽为设计目标,采用多目标遗传算法对模型进行优化.以双检测单驱动三自由度微机械陀螺仪为研究对象进行分析与优化,获得的灵敏度和带宽与二次序列规划算法(SQP)相比分别提升了18 dB和2 175 Hz.结果表明,采用该方法对微陀螺仪的性能进行分析和优化,能在大大提高优化效率的同时有效提高灵敏度与带宽,达到提升多自由度微陀螺性能的目的,为微机械振动陀螺仪的优化设计提供了新的有效方法.

单自由度陀螺寻北仪的运动规律分析

根据傅科(L.Foucault)第一类回转仪的设想模型,本文用分析力学的方法研究了单自由度陀螺寻北仪的定向原理,分析了陀螺轴的运动规律,建立了多种因素如阶级螺力矩、常阻尼力矩和空气阻尼等影响下的运动微分议程,分别求出对应解,并用小扰动理论研究了稳定性。

二自由度陀螺约束回路稳定性分析

文章从二自由度陀螺的技术方程出发，推导了陀螺稳定平台系统的状态空间模型，用李亚普诺夫直接法分析系统中约束回路的稳定性问题，并用变量梯度法找到了李亚普诺夫函数，得出了回路的稳定性条件。由于陀螺的启动时间比约束回路的时间常数大得多，因而仿真结果和实验室试验结果都说明，只要根据时变参数不断修改稳定条件，就可以使系统稳定，从而解决了一种特殊时变系统的稳定性问题。

自由转子陀螺仪的伺服测试技术研究

自由转子陀螺仪是目前精度最高的一种陀螺仪,没有精密的力矩器,因此,只能采用双轴伺服法来辨识其漂移误差模型。介绍了双轴伺服测试法的基本原理,给出了双轴伺服转台的运动轨迹及重力矢量的变化规律。根据转台的运动特性,建立了自由转子陀螺仪的漂移误差模型,导出双轴伺服转台转角数据估计漂移误差模型系数的算法。从测试结果可以看出自由转子陀螺仪的长时间精度高,表明采用伺服测试法能够获得极高的测试精度,伺服转台可以作为测试自由转子陀螺仪精度的装置。

非对称陀螺自由基分子光谱的计算方法和程序

扼要介绍了非对称陀螺自由基分子光谱分析计算的原理、方法和所采用的有效Hamiltonian、基矢.着重阐述了实现非对称陀螺自由基分子光谱的机器计算的途径、计算程序的构成和使用方法.采用该计算程序对^(14)N^(16)O_2(I=1)的远红外激光磁共振光谱和PO_2(I=1/2)_(v3)带的红外半导体激光光谱进行了标识分析.

单自由度陀螺寻北仪寻北数学模型研究

为了实现单自由度陀螺寻北仪自动寻北，通过分析寻北仅运动规律，本文建立了其寻北数学用到，分别为：模型Ⅰ——时间作为观测值，模型Ⅱ——角位置作为观测值，模型Ⅲ——时间及角位正同时作为观测值，楼四Ⅳ——最小二乘谱分析模型．通过模拟实验，认为自国对具有较强的抗干扰能力，适合单自由反陀螺寻北仪的数据采集和处理．

一种单自由度液浮陀螺浮子组件的温度场分析

本文在对单自由度液浮陀螺浮子组件进行传热过程分析的基础上，应用有限元软件ANSYS Workbench进行了仿真和计算，得到两种工况下浮子组件三维稳态温度场分布。

梳齿倾斜角对多自由度微陀螺动态性能的影响

为揭示由于刻蚀加工误差导致的梳齿倾斜角度对多自由度微陀螺动态性能的影响机理,以一类四自由度静电驱动微机械陀螺为研究对象,分析了线性及静电力非线性工况下梳齿倾斜角度对微陀螺动力学特性的影响。研究结果表明,微陀螺在线性系统内工作时,梳齿倾斜角会导致微陀螺系统出现共振频率偏移,并造成灵敏度大幅下降,但对带宽基本没有影响。当在静电力非线性系统内工作时,梳齿倾斜角对系统响应有刚度硬化作用,可在一定程度上抵消静电力非线性的影响;硬化作用先随梳齿倾斜角的增加而增加,到达峰值后随刻蚀误差的增加而减小,即存在最佳梳齿倾斜角度以抵消静电力非线性的影响。上述研究成果为控制或利用刻蚀误差的影响提供了理论依据。

静电陀螺捷联系统姿态初始对准研究

静电陀螺是构成捷联系统的理想惯性元件。与速率陀螺相比，静电陀螺捷联系统姿态初始对准有其相应的特点，通过陀螺传感器敏感转子极轴与壳体座标系之间的方向余弦和加速度计的输出信息获取载体的姿态角。由于极轴在惯性空间稳定的特点使静电陀螺捷联系统在姿态初始对准时可应用天文导航原理。基于此，本文用天文导航算法对静电陀螺捷联系统姿态初始对准原理进行了探讨，并分析了陀螺漂移、陀螺传感器测角误差和加速度计观测误差对姿态初始对准精度的影响。所得结论对静电陀螺捷联系统的理论和应用研究有参考意义。

陀螺仪冗余系统的方案配置及故障检测与识别

讨论了四目二自由度陀螺仪捷联系统的余度最佳配置方案,提出了利用奇偶方程进行故障检测与识别的线性相关技术,得出了余度技术不仅能提高系统的可靠性,而且还能提供重复测量数据,并能利用最小二乘进行数据处理,求解角速率的最佳估值。

一种车载数字式陀螺寻北仪的研究

－本文介绍一种适合车载雷达等使用的数字式寻北陀螺仪。它立足于国内的现有条件，以计算罗经原理为基础，采用双位置力反馈平衡法和补角修正技术用以消除陀螺常值漂移的影响和在全方位上提高方位角的计算精度。