Error Analysis of a Dynamically Tuned Gyro Strapdown Northfinder

Aim To analyze the mathematical error model of a dynamically tuned gyro (DTG) strapdown northfinder in detail, guide the process of design, manufacture and adjustment of northfinder. Methods Each error source of this type of northfinder was determined, and the influence of each source on northfinding result was formulated. Results and Conclusion Under the guidance of the analysis, select relevant method for each source which has different effect on result to reduce northfinding error, a type of northfinder meeting the practical requirements of user was developed.

基于RBF和BP神经网络的DTG全解耦方法比较

为了提高动调陀螺仪(DTG)的精度,需要对DTG的解耦方法进行研究。BP神经网络解耦方法虽然可以达到DTG的全解耦目的,但是与传统的解耦方法相比仍有一些不足,如学习过程较慢,隐含层也很难确定、泛化能力较差等。因此,需要探求更好的解耦方法。通过对RBF神经网络与BP神经网络相比较,得到新的解耦方法。最后通过仿真实验,验证了RBF神经网络的解耦速度比BP神经网络快,并且准确性要高。

基于灰色模型的混合建模预测方法及其应用

针对陀螺仪寿命预测的特点,提出了一种基于灰色模型的混合建模预测方法。为了提高一阶灰色模型GM(1,1)的建模能力,此模型引入了小波变换。首先小波变换对实测的动力调谐陀螺(DTG)漂移数据进行预处理以减少干扰噪声,接着处理后的数据被用来建立灰色模型。来自于长期测量的DTG的漂移数据的实验结果证明了文中所提混合策略的有效性。并且为了进行比较,对神经网络建模方法进行了相应的研究,结果表明当小波变换被引入到混合模型中,此基于灰色模型的混合建模预测方法具有令人满意的性能,为陀螺仪的寿命预测提供了借鉴和参考。

动调陀螺寻北系统及其误差分析

论述了动力调谐陀螺寻北系统的组成及基本工作原理，推导了系统寻北解算的数学模型，并进行了详细的误差分析，系统在实验室内的测试结果为：寻北时间小于５ｍｉｎ，寻北误差小于０．０６°，姿态误差小于０．

AR模型在动力调谐陀螺仪漂移补偿中的应用

根据静基座上动力调谐陀螺仪的漂移特性，运用时间序列分析方法建立了动力调谐陀螺仪随机漂移的时序模型，提出了一种动力调谐陀螺仪漂移自适应实时控制补偿方法。文中详细介绍了ＡＲ模型参数估计算法，列举了采用ＡＲ（２）模型进行漂移自适应补偿的实验数据，证明了该方法的可行性。

挠性陀螺十字铰链模型的建立与分析

在对动力调谐陀螺刚度和漂移误差分析的基础上,建立了由内外挠性接头装配后铰链所形成的十字型铰链的模型,并利用伪刚度体理论对该模型进行了分析。得出了内外挠性接头两铰链的相对位置关系对十字型铰链模型的影响曲线。通过影响曲线的分析,得出内外挠性接头铰链方位上的偏差对十字型铰链模型的刚度的影响程度,而模型刚度变化则对整个陀螺的装配精度提出了同轴以及正交的要求,对整个陀螺仪的装配和调试起到了指导作用。

挠性捷联惯组的多位置对准技术

弹用惯组的误差是影响系统落点导航精度的关键因素。针对如何利用已知的航向信息最大程度地提高弹用挠性陀螺的实际使用精度的问题,将多位置对准技术应用于惯组误差的在线标定,利用行列式法对陀螺静态漂移误差进行了可观性分析,给出常用两位置对准的理论分析及最优三位置的限定方程。仿真结果表明,最优三位置对准可以有效分离常值漂移和与比力一次项有关的漂移,实现挠性陀螺静态漂移误差状态变量全部可观测,最大程度地降低其对系统误差的影响。

某挠性接头在路面随机激励下的响应分析

挠性接头是动力调谐陀螺中最薄弱的部分,在断电状态下运输时,陀螺转子上的惯性力及力矩只能由挠性接头承担,挠性接头能否承受运输过程中的振动冲击,直接关系到导弹运输方案的制定。根据某型动力调谐陀螺挠性接头的特点,将它沿挠性细颈处离散成4个刚体,建立了陀螺的离散动力学模型,并用频域法计算了挠性接头在4种实际运输条件下的振动响应。结果表明,运输速度越高、行驶路面越不平,陀螺挠性部分的变形越大,但所讨论的4种实测路面激励所引起的挠性部分的变形及陀螺转子的振动均非常小,不会导致结构破坏,故实施断电运输是安全的。

动力调谐陀螺仪子空间辨识

针对传统子空间辨识法(SIM)用于动力调谐陀螺仪(DTG)建模过程中存在的结构参数复杂、干扰因素未知、建模精度不高等问题,提出了一种改进的子空间辨识方法。首先,确定辨识对象DTG的状态空间模型集,分析DTG输出信号中存在的固有有色噪声。然后,针对有色噪声的干扰问题,对传统SIM进行改进,通过数据Hankel矩阵的正交投影消除传统SIM的有偏性。最后,在数值仿真中引入置信椭圆,对改进算法进行统计特性分析。仿真结果表明:在不同强度有色噪声干扰下,改进算法无偏,方差特性与有色噪声强度和数据长度有关。辨识实验表明:改进SIM的辨识效果明显优于传统SIM,辨识拟合度优于90%。得到的结果显示改进算法能够应用于DTG系统建模。

基于BJ辅助变量法实现动力调谐陀螺仪的闭环辨识

为了在闭环工作条件下监测动力调谐陀螺仪的性能,研究了动力调谐陀螺仪的闭环辨识方法。首先,根据动力调谐陀螺仪闭环模型的复杂结构,对其进行化简和离散化处理,获取辨识模型集和模型阶数。接着,将辅助变量法(Ⅳ)应用于动力调谐陀螺仪的闭环辨识,并根据传统Ⅳ法的不足,提出了BJIV辨识法。该方法能够应用于BJ模型,使系统模型与噪声模型不再受辨识模型的限制。然后,利用仿真分析的方法,分析BJIV法辨识结果的无偏性与渐进离散特性。最后,采用提出的方法对某型号动力调谐陀螺仪进行单次和连续闭环辨识实验。仿真结果表明:BJIV法的辨识结果在有噪声存在的条件下是一致无偏的,渐进方差能够接近最优;闭环辨识实验结果表明:辨识拟合度优于90%,连续跟踪2h,获得了可靠的辨识结果。

捷联式惯性测向系统及其在石油工程中的应用

介绍了基于动力调谐式挠性速率陀螺的捷联式惯性测向系统的构成、工作原理及特点。该系统采用惯性测量组件直接固连在载体上,通过建立捷联数学模型完成惯性导航数据的解算,进而确定空间某点方位,可用于开窗侧钻井、定向井和水平井导向、井身轨迹测量、定向射孔、丛式井组复合导向等工程。与传统的磁方位测量方法和框架式陀螺测量系统的比较结果表明,该系统克服了磁方位测量方法在套管、钻杆、油管以及在磁干扰地层中测定方位时存在的问题,其测量精度优于框架陀螺系统。给出了丛式井组定向作业、井身轨迹测量方面2个应用实例。

基于DSP和FPGA的挠性陀螺数字力反馈回路的设计

首先介绍了挠性陀螺力反馈回路的传递模型。针对目前模拟力反馈回路中噪声、漂移和精度低等缺陷,提出了一种数字化方案,在设计中应用了数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA),并给出了其设计和解决方法。利用数字回路有效地降低了模拟回路中固有的噪声和漂移等的影响,达到了更高的精度。试验证明此方案具有很好的实用性和经济性。

捷联寻北仪的误差补偿技术及信号处理方法研究

捷联寻北仪采用中等精度两自由度动力调谐速率陀螺仪,来感测地球自转角速度在两个水平方向的分量,从而确定地理北向。各种干扰的存在会削弱有用信号,从而降低寻北精度。本文分析了陀螺静态及动态漂移误差对寻北精度的影响,提出了有效的误差补偿技术;针对有用信号的特点提出了简单实用的噪声消除法。仿真和试验结果说明,文中所提方法能有效地提高寻北精度。

动力调谐陀螺仪漂移测试与补偿系统设计

动力调谐陀螺仪在舰船导航中仍占较大比重。为了测试动力调谐陀螺仪的性能 ,采用DSP设计了一套漂移数据采集与补偿的实验系统。可采用不同的数学模型算法在DSP中对数据进行实时运算 ,输出相应的控制信号对陀螺仪进行实时补偿。该系统既适用于陀螺仪漂移数据的采集 。

高动态动力调谐陀螺仪力矩器热力学仿真研究

讨论陀螺力矩器的热力学模型 .根据陀螺仪力矩器基本热平衡方程 ,考虑陀螺动态过程中发热和散热条件的变化 ,建立了高动态动力调谐陀螺仪力矩器的热力学模型 ,编写了力矩器热力学仿真软件 。

动力调谐陀螺仪系统辨识方法

针对动力调谐陀螺仪(DTG)系统辨识中,传统辨识方法(最小二乘类辨识法和频域辨识法)辨识拟合度不高的问题,提出去离群点频域辨识法。该方法结合DTG模型结构特征和固有有色噪声特点,将去离群点思想应用于DTG模型的频域辨识。实验结果表明,去离群点频域辨识法的辨识效果优于最小二乘类辨识法和传统频域辨识法,辨识拟合度在90%以上,并且辨识结果重复性好,辨识算法稳定。在DTG系统辨识中,去离群点频域辨识法能够提高辨识拟合度。