运载火箭姿态控制多速率陀螺融合方法

针对柔性火箭姿态测量中弹性信号会严重影响姿控系统设计和稳定性的问题,提出基于遗传算法的速率陀螺融合方法。首先,以降低姿控回路摆角指令传递函数的弹性峰值为目标,提出多速率陀螺融合方法的目标函数;其次,将多速率陀螺融合方法转化为多约束非线性规划问题,采用遗传算法求解多速率陀螺融合方法;最后,研究多速率陀螺融合方法对火箭姿态控制回路弹性信号的影响,以及对火箭控制器性能的影响。仿真结果表明:多速率陀螺融合方法可以有效减弱火箭姿态控制回路中的弹性信号,提高火箭控制器的性能,以增强火箭姿控系统的稳定性,降低火箭控制器设计难度。

基于角速率陀螺的扇翼机简化配置控制技术研究

扇翼机兼具固定翼飞机和直升机的优越性能,通过在厚机翼前缘嵌入横流风扇代替传统固定机翼,可同时提供升力和推力,并会附加一定的低头力矩,使得扇翼机纵向高度控制和姿态控制存在强耦合。独特的动力结构使扇翼机具有较高的静稳定性,但扇翼机机载空间有限,基于此提出基于角速率陀螺的扇翼机简化配置控制技术研究,并分析了控制系统的频域和时域特性。通过非线性仿真对比分析,验证了简化配置控制方案的有效性,且纵向简化配置相较于全配置更适合扇翼机纵向的飞行控制。

液浮速率陀螺贮存寿命评估方法研究

液浮速率陀螺贮存寿命评估对导弹贮存延寿具有重要意义,若采用传统试验方法则试验时间长、所耗经费巨大,不能满足实际需求,因此研究采用加速退化试验方法对液浮速率陀螺的贮存寿命进行评估。对液浮速率陀螺的结构及使用环境进行了分析,确定了加速应力、加速模型、试验样本、极限温度、特征参数等试验信息,梳理了试验数据处理流程,形成了液浮速率陀螺加速退化试验方法流程,有效地评估了液浮速率陀螺的贮存寿命,为装备贮存延寿奠定了基础。

动力调谐式双轴速率陀螺仪再平衡回路的分析与设计

本文分析了动力调谐式双轴速率陀螺仪再平衡回路的设计方法,指出了对于未解耦的双轴速率陀螺的再平衡回路是一个双输入双输出的控制系统,不但分析困难,实际运行也很困难,所以实现解耦控制是多变量过程控制系统分析的核心。通过对控制对象的若干简化,并运用现代控制中的多变量解耦理论,寻求一种简易的数字控制方案,并对其结构参数进行优化设计,最后用计算机数字仿真对其理论分析与设计给以检验。

速率陀螺式激光导引头稳定跟踪原理分析与仿真

激光导引头是激光末制导武器(炮弹、炸弹和导弹)的核心部件,其性能优劣直接影响对目标的捕获、跟踪性能及命中精度,采用计算机仿真技术对激光导引头系统进行建模和仿真是一条有效评估其性能的途径。结合某速率陀螺稳定式激光导引头的结构特点,研究其空间稳定和跟踪的工作机理,并应用多体力学和空间飞行原理建立了该型导引头伺服系统的数学模型。仿真结果证明了导引头模型的正确性,全面体现了激光导引头的稳定与跟踪机理,为激光末制导武器全弹道仿真和激光干扰数学仿真系统的建立提供了模型支持。

微型压电陶瓷棒角速率陀螺设计

研制了基于微型压电陶瓷棒结构代替双敏感梁结构及压电陶瓷片的微型角速率陀螺,并设计了相敏检波电路。首先采用易于加工成高精度的微型陶瓷棒作为敏感体,在其上印刷成六个带状电极并予以极化构成三副电极对,然后设计了封装及相敏检波电路,从而有效地减小了敏感结构的尺寸,提高了其加工精度,实现了角速率陀螺微型化。标定结果表明,该角速率陀螺线性度好,相关系数为0.9996;精度高,标准误差为0.0036。

钟形振子式角速率陀螺敏感机理与检测方法

针对钟形振子式角速率陀螺的振子振动特性和敏感机理进行研究,得出了一种BVG信号检测方法.采用三维Ritz方法,建立了理想条件下钟形振子中固体波动的动力学模型;利用相似系统的分析方法,推导出了钟形振子的等效动力学模型.在此基础上,研究振子环形唇缘的振动特性,分析信号产生机理,提出了利用电容传感器和压电传感器的多传感器融合的信号检测方法,并从理论上验证了该方法的合理性.对BVG的系统设计具有一定的借鉴意义.

GPS/速率陀螺组合Kalman滤波姿态确定算法研究

建立了 GPS/速率陀螺组合姿态估计系统的模型 ,研究比较了三种典型的 Kalm an滤波姿态确定算法 :状态扩充法、量测量求差法和时变噪声估计跟踪自适应滤波算法。给出了某航天器采用 GPS/速率陀螺组合姿态确定的仿真计算结果 ,并对结果进行了分析。结果表明 ,与传统 Kalman滤波算法比较 ,时变噪声跟踪自适应滤波算法和量测量求差滤波算法能较好地消除 GPS测量中相关时变噪声的影响 ,提高姿态确定的精度 ;而且时变噪声跟踪自适应滤波算法能很好地消除由于噪声统计性能的不确定性对 Kalm an滤波的影响 。

运载火箭姿态控制稳定性多速率陀螺组合策略

针对运载火箭飞行姿态控制中采用多速率陀螺组合代替单速率陀螺的问题,提出了任意数量速率陀螺组合的斜率计算方法,方法适用于大型运载火箭一级飞行速率陀螺组合姿态控制方式。推导了组合斜率不确定度的计算公式,并将不确定度纳入组合系数矩阵的计算当中,从而给出了一套工程实用的多速率陀螺组合姿态控制弹性稳定性策略。利用工程实例说明了组合速率陀螺较单个陀螺的优势。多速率陀螺的使用降低了对全箭模态试验振型斜率选位和斜率测量精度的要求,可为未来运载火箭不开展全箭试验提供支撑。

基于角速率陀螺仪的无线鼠标的设计与实现

提出了一种基于角速率陀螺仪的无线鼠标的设计方案。该方案以MEMS角速率陀螺ADIS16100作为信号检测元件,并采用处理器PIC24FJ32GA00X和超低功耗RF芯片nRF24AP1进行信号处理与无线传输。按该方案设计的鼠标灵敏度高、功耗低、使用灵活,具有较大的应用前景和推广价值。

直接侧向力控制火箭弹的微机电系统速率陀螺滤波方法

火箭弹采用直接侧向力轨道控制时会使弹体姿态产生较高频率的振动,其对微机电系统(MEMS)速率陀螺测量会产生不利影响。目前的滤波算法通常假设弹体姿态在短时间内是缓变的,因此其对高频运动的弹体姿态滤波效果较差。根据气动力学分析可知,弹体在短暂冲击后的高频振荡属于自然频率下的阻尼振荡,而弹体的自然频率和阻尼是可预先估计的,因此可应用基于摆动Markov模型的交互多模型(IMM)来描述弹体姿态的不确定变化,并利用点火时间动态调整模型概率转移矩阵。仿真实验表明,基于摆动Markov的IMM滤波算法可对MEMS速率陀螺输出有较好的滤波效果。

一种基于DSP的高速角速率陀螺数据采集模块

针对普通单片机在有大量乘除法浮点运算的情况下无法同时采集多个高速陀螺数据的问题,设计了一种基于DSP的高速角速率陀螺数据采集模块。该模块结合陀螺数据采集原理,从软硬件2个方面给出详细的设计方法。并结合工程实际应用,采集处理某光电跟踪平台陀螺仪数据,为稳定控制回路提供空间扰动角速率和角位置测量。实验结果表明:该模块能实时采集2路正交安装的高速陀螺仪数据,实时解算出载体空间角位置,为稳定控制系统提供高精度的角速率和角位置检测。

钟形振子式角速率陀螺振型特性仿真研究

针对钟形振子式角速率陀螺(Bell-shaped vibratory angular rate gyro)振子的振型特性进行仿真研究,提出一种金属壳谐振陀螺的振型特性分析方法,并给出求解过程与仿真分析结果。在Kirchhoff-Love假设的前提下,通过数值解析方法,求解出钟形振子的振型函数,找到钟形振子基本低阶振型的分布规律;通过与有限元仿真结果进行综合分析,对钟形振子振型特性进行总体评估,有效的分析了钟形振子的振型特性。通过理论推导与仿真分析相结合的方式,验证了理论推动振型函数的正确性,为钟形振子式角速率陀螺的研制奠定理论基础。

钟形振子式角速率陀螺机电耦合特性分析

钟形振子作为钟形振子式角速率陀螺的核心敏感元件,其机电耦合特性将直接影响钟形振子式角速率陀螺的整体性能。针对钟形振子式角速率陀螺在设计制作过程中未涉及的机电耦合特性展开分析,提出利用弹性力学中的能量原理和拉格朗日方法建立钟形振子机电耦合模型的方法,解决了钟形振子驱动与检测间的多场建模问题,实现了钟形振子的机电耦合关系的线性表征。首先通过分析压电驱动与检测原理,通过坐标变换给出压电电极在钟形振子作用的压电势能表述;利用弹性力学中的能量原理和拉格朗日方法建立钟形振子的机电耦合模型,分析压电电极与钟形振子特性间的关系,确定钟形振子的压电电极参数。最后通过试验手段,验证分析结果的正确性和可用性。

卡尔曼滤波在船载雷达伺服速率陀螺中的应用

对航天测量船伺服系统陀螺输出信号进行分析,建立基于Singer模型的速率陀螺卡尔曼滤波算法,并通过计算机进行实际测量数据的仿真实验。结果表明,算法能够较大程度地减小速率陀螺输出电压含有的随机误差,提高伺服系统隔离船摇的能力。

基于倾角传感器和角速率陀螺的超小型无人直升机姿态控制器

该文详细介绍了超小型无人驾驶直升机的一种基于水平传感器和角速率陀螺的姿态控制器。由水平仪作为姿态角信号,由角速率陀螺作为姿态变化率信号,以此作为输入信号由单片机输出舵机信号,从而实现超小型无人直升机姿态控制和自主姿态的稳定。

用速率陀螺仪实现基于单片机的角度随动系统研究——在自行车机器人的平衡控制中的应用

以陀螺仪作为敏感传感器测量自行车的倾斜角度,初步实现了无人驾驶自行车机器人的小范围稳定控制。基于以AT89C51单片机为核心的电路,用汇编语言编程实现对陀螺仪的输出速度信号进行积分处理,从而根据处理的结果实现对步进电机的位置随动控制—根据车体的倾斜角度转动车把,从而使自行车机器人保持平衡。

提高反馈式速率陀螺系统可靠性的技术研究

通过对某反馈式速率陀螺仪进行支承方式、输电装置及力矩器和电机的技术改进 ,提高了产品可靠性、仪表零位电压的稳定性、产品的合格率、仪表比例系数的一致性等性能。伺服回路放大器由集成电路改成通用化分立电路 ,提高了速率陀螺系统工作的可靠性。通过增加DC/ DC电路提高了系统的电磁兼容能力。通过设计微型减振器 ,提高了电子箱总体结构的抗振性能。以上的改进措施有效地提高了反馈式速率陀螺系统工作的可靠性 ,取得了良好的社会效益和经济效益。

速率陀螺式稳定平台陀螺解耦的一种算法

速率陀螺式稳定平台由于框架结构在加工和装配过程中的误差,会造成陀螺彼此耦合,从而给输出视线角速度带来误差。给出了二自由度速率陀螺式稳定平台陀螺解耦的一种算法,该算法可以将处理器采集到的陀螺数据直接进行解耦计算,获取视线角速度。

速率陀螺仪采样数据的分析研究

为了提高速率陀螺仪在自动导引车(AGV)上的实际控制效果,将现场采样数据进行科学分析研究;通过速率与温度标定因数的关系,研究了计算转动角度曲线图,使用滤波计算滤波前后的速率曲线图的方法;通过对图形的详细分析,表明误差选取为0．01时的滤波效果最佳,为速率陀螺仪的标定提供了一定的依据;并进行了仿真实验,结果表明采用该方法选定的误差范围和滤波算法,可以有效地提高速率陀螺仪在转向过程中的控制准确度。