万有引力场中陀螺体的混沌运动

研究万有引力场中沿圆轨道运行的非对称陀螺体的姿态运动．引入Ｄｅｐｒｉｔ正则变量建立系统的Ｈａｍｉｌｔｏｎ结构．利用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ方法证明在万有引力矩作用下陀螺体产生混沌运动的可能性．对Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面的数值计算表明提高陀螺体的转子转速可对混沌起抑制作用。

非轴对称陀螺体自激运动的定性分析

研究非轴对称陀螺体在自激控制力矩作用下的姿态运动。将无力矩状态的两个初积分的积分常数T和G^2作为描述自激运动的状态变量建立其微分方程。利用受扰运动在(T,G^2)空间中的相轨迹判断稳态运动的稳定性,并进行了数值验证。

带偏心转子陀螺体的混沌运动

本文讨论无力矩条件下带有质量偏心轴对称转子的非对称陀螺体的运动。利用动量矩变量列写动力学方程,并将系统化作受周期微扰作用下的Euler-Poinsot运动。应用Melnikov方法预测系统存在Smale马蹄意义下的混沌运动。此结论与Poincar截面的数值计算相符。从Poincar截面的相图也可明显看出转子对于双自旋卫星的姿态稳定作用。

基于Rodrigues参数的陀螺体受控运动

经典刚体动力学中表示刚体姿态的参数中,Euler角、Cardan角和Euler参数在工程技术中使用最为普遍.近期在航天器姿态控制问题中使用Rodrigues参数的报道也引起注意.Rodrigues参数以其表达形式简明和代数运算特点而具有独特优点.航天器姿态控制系统必须具有自适应性以适应参数的变化.建立用Rodrigues参数表达的无力矩陀螺体受控运动方程,提出基于Rodrigues参数的自适应姿态控制方案,并应用Lyapunov定理证明受控运动的渐近稳定性.

陀螺体动力学的四元数分析法

本文以四元数作为陀螺体的主刚体的定位参数，并以主刚体上转子的相对转角作为其转子的相对定位参数，导出了陀螺体对其质心的动量矩的矩阵表达式，在此基础上，利用动量矩定理进一步推导出了四元数形式的陀螺体动力学方程组。

挠性联结双陀螺体永久转动的稳定性和分叉

本文讨论无力挠性联结双陀螺体永久转动的稳定性。在确定条件正在存亡不久转动轴位置偏离重合的陀螺体对称轴的分叉现象。应用能量衰减法分析此非线性系统，导出正常状态永久转动的解析形式稳定性判据，对几种特殊情形，证明正常状态永久转动的不稳定条件同时也是分叉存在的充分条件。

柔性隔离层下非同步放矿陀螺体的再现规律

为强化对柔性隔离层下放出体出现"陀螺体"现象的认识,通过借鉴传统立面放矿的概念,并基于大量放矿同步充填留矿法数值试验模型,利用PFC的数据处理及图片输出功能,开展了柔性隔离层下非同步放矿陀螺体再现规律的数值试验研究.研究结果表明:在不同的组合方案放矿条件下,隔离层形态整体呈W形;在放矿优先顺序上,有无优先顺序放矿对隔离层的影响不同;各工况条件下,隔离层出现的空腔在放矿后期表现出宏观特性;放矿过程中产生明显的隔离层横向摩擦效应促使放出体由椭球体向陀螺体转化,陀螺体的转化程度取决于放矿控制是否均匀.

用稀少观测矢量的非平衡状态自旋陀螺体的姿态确定

本文研究无外力矩作用的非平衡状态陀螺体的姿态确定问题。着重研究有摇摆运动卫星的稀少角速率测量和太阳/地球矢量观测的问题。从刚体惯量参数和角动量姿态的正则化性能指标导出递归最小二乘系统辨识方法。角速率和矢量观测是非线性的二步自回归模型,为姿态估计器提供了差分方程。三种仿真情况表明了性能:大角度锥角,小角度锥角和平衡状态。噪声方差函数和卫星自旋速率相对于轨道速率是收敛的。对于在转移轨道具有最小内能耗的自旋卫星,例如用离子推进器卫星,这种方法可以证明是特别有用的。对应急任务飞行操作也适用。对于这种操作,操作人员必须辨识角动量姿态。例如,为了在料想不到的丧失姿态控制后使卫星重新定向。

圆柱壳体振动陀螺修调技术进展

圆柱壳体振动陀螺是一种重要的惯性导航传感器,有精度高、能耗低、耐冲击和寿命长等特点,具有广阔的应用空间。其性能与频率裂解、振型偏移、品质因数有关,它们直接影响陀螺的零偏稳定性。为了提高圆柱壳体振动陀螺的性能,机械修调十分必要。本文梳理了圆柱壳体振动陀螺修调的相关理论和近年来国内外有关陀螺修调的方法与装置,提出修调技术在未来可能的发展方向。

动量矩变量描述的陀螺体永久转动的分岔特性

本文建立以动量矩分量和Deprit正则变量为独立变量的陀螺体动力学方程,用以描述无力矩非对称陀螺体的姿态运动。在动量矩空间内讨论了陀螺体永久转动轴的数目和稳定性随转子转速变化的分岔特性。

陀螺壳体旋转监控技术(英文)

陀螺壳体旋转法监控技术有助于提高平台罗经系统精度、减少陀螺漂移与加速度计误差。本文首先介绍了该项技术的应用背景 ;详细阐述了系统结构特性、基本工作原理、机械编排与稳定回路 ,以及实现方法 ;本文深入研究了旋转平台转速的选取方法并分析了系统误差 ;最后计算了典型情况下旋转壳体的转速。结果表明 :采用陀螺壳体旋转法监控技术可以有效地调制陀螺漂移、从理论上可提高陀螺仪精度二至三个数量级 。

陀螺壳体旋转法监控技术研究

陀螺壳体旋转法监控技术是一项用于提高平台系统精度并减少陀螺漂移影响的重要技术.本文详细阐述了系统结构特性、基本工作原理、机械编排与稳定回路;深入研究旋转平台转速的选取方法并进行了系统误差分析;经解算得到典型情况下旋转壳体的转速.结果表明:采用陀螺壳体旋转法监控技术可以有效地调制陀螺漂移、理论上提高陀螺仪的精度2～3个数量级,从而使平台罗经系统精度得到很大的提高.

约束陀螺柔性体执行机构优化配置和主动振动控制

研究了约束陀螺柔性体上执行机构的优化配置和主动振动控制,通过对带有变速控制力矩陀螺的单陀螺柔性体的模型简化,得到了线性化的约束陀螺柔性体的动力学模型。提出一种约束陀螺柔性体执行机构优化配置的新方法,该方法直接基于振动响应和振动能量对陀螺执行机构进行配置。优化配置的目标函数为线性二次型最优控制的最优值。将优化配置问题转化为整数组合优化问题,使用遗传算法（GAs）求解给定数目执行机构优化配置的组合问题。研究了执行机构在不同安装方向下的优化配置情况,优化配置的构型用于陀螺柔性体的主动振动控制。数值仿真校验了优化配置方法及结果的可行性和有效性。

高灵敏度圆柱壳体振动陀螺的研究

灵敏度是陀螺的重要性能指标,灵敏度的提高可以直接带动精度提高,同时可以拓展陀螺的应用范围。影响圆柱壳体振动陀螺灵敏度的因素很多,本文通过考虑了科里奥利效应(Coriolis effect)的ANSYS谐响应分析,提取产生陀螺效应的圆柱壳体振动陀螺的输出位移,通过比较不同形状谐振子相同激励条件下的输出位移大小来反映灵敏度的大小。采用这种方法分别研究谐振子的各项参数对于陀螺灵敏度的影响规律,并基于仿真结果设计了高灵敏度的参数优化圆柱壳体振动陀螺谐振子,通过实验验证了该谐振子的高灵敏度。

基于非线性模态和一种数值迭代法的陀螺连续体参数振动研究

以脉动流输流管为例,利用非线性模态技术和一种数值迭代法研究陀螺连续体的非线性参数振动响应问题.通过谐波平衡法将系统非线性非自治控制方程转化为拟自治方程,并在状态空间上利用不变流形法构造系统的非线性模态.以对应自治系统的解为初值,采用一种数值迭代法来求解拟自治控制方程的模态系数,结果证明了该迭代法的快速收敛性.在频域分析中得到了幅频响应和相空间上的不变流形,而在时域复模态分析中则发现了参激陀螺系统的正交相位差和行波振动现象.

圆柱壳体振动陀螺谐振子的品质因数研究

品质因数是衡量陀螺振动特性的重要指标,它决定了陀螺的检测灵敏度。首先从理论上分析了影响圆柱壳体振动陀螺谐振子品质因数的主要因素。然后针对各种因素进行一系列的实验研究,包括谐振子的材料、形状以及尺寸等因素对于陀螺谐振子品质因数的影响。研究结果表明,谐振子的品质因数在很大程度上决定于谐振子材料、谐振环的形状及外径尺寸。材料的机械品质因数越高,加工而成的谐振子Q值也越高。谐振子的Q值随着谐振环外径和高度的增大而增大,随着谐振环厚度和底部厚度的增大而减小。其中谐振环外径对于谐振子的Q值影响最大。

论分布式陀螺柔性体结构的动力学建模问题

针对含分布式控制力矩陀螺的柔性体结构动力学建模问题,研究了结构和陀螺之间相互耦合对结构固有振动的影响。通过基于有限元离散的建模思路,获得了含分布式控制力矩陀螺的结构动力学模型。对比模态叠加方法,提出原柔性体模态的概念。结果表明,分布控制力矩陀螺对结构固有振动产生了本质的影响。基于原柔性体结构前几阶模态的模态叠加法,由于没有计入结构和陀螺之间的耦合效应,所得到结构动力学降阶模型具有较大误差。

基于MEMS声传感器的圆柱壳体振动陀螺振型检测技术

振动陀螺谐振子振型一般采用激光进行非接触式测量,这种方法存在设备成本高、操作复杂、效率低等问题,因此,提出了一种基于MEMS声传感器的圆柱壳体振动陀螺谐振子振型测试方法。该方法利用体积小,指向性高的MEMS声传感器对谐振子振动声场进行高分辨率测量,获得精确的谐振子振动分布情况,建立了谐振子声波测试实验系统,进行了测试实验,并与激光测振仪的测量结果进行比对。实验结果表明,该测试系统具有较高的振型测量精度。这种测试方法成本低,操作简便,测量精度高,可以实现谐振子振型的高精度快速测量,为后续的谐振子修形及陀螺控制提供重要基础。

CMOS-MEMS体硅集成陀螺的系统仿真

体硅MEMS和CMOS电路的单片集成技术是提高传感器性能的有效途径,但是集成技术会对陀螺的设计和CMOS电路的设计提出更高的要求。通过建立CMOS-MEMS体硅陀螺的等效电学模型,实现了对CMOS-MEMS体硅陀螺的系统级仿真。通过系统仿真,陀螺的结构部分、电路部分、集成产生的寄生效应以及工艺误差得到了有效的分析,从而能够了解它们相互之间的影响,更好的指导CMOS-MEMS体硅集成器件的设计。

圆柱壳体振动陀螺的力平衡控制

圆柱壳体振动陀螺是利用基于弹性驻波的哥氏效应测量载体角速度或角度的新型振动陀螺,其具有精度高、体积小、结构简单、功耗低等优点,因而是捷联惯性导航系统的理想陀螺仪。工作在力平衡模式下的圆柱壳体振动陀螺输出的角速率信息,噪声特性好、漂移误差易补偿、分辨率高。首先对力平衡模式下的频率跟踪回路、幅度控制回路、正交控制回路、力平衡控制回路等四大控制回路的基本原理进行了介绍。其中,频率跟踪回路与幅度控制回路共同构成了陀螺主模态控制回路,负责系统的频率与幅度控制;正交控制回路与力平衡控制回路共同构成了敏感模态的控制回路,负责系统正交误差的抑制、敏感模态的抑制,以及角速率信息的提取,最后实现了力平衡模式下的陀螺闭环控制仿真。