方位引出装置框架误差分析与修正

炮兵指挥车通过方位引出装置实现对目标方向和位置的测量。采用两环结构的方位引出装置存在着框架误差,影响对目标位置和方位角的测量精度。通过应用方向余弦矩阵法,研究了框架误差的产生机理,推导了框架误差的补偿公式。通过数学分析和仿真,验证了方位引出框架误差补偿的正确性。实验结果证明:该补偿方案能够对方位引出两环结构带来的框架误差进行实时修正,补偿后的精度(PE)≤0.3 mil,满足战技指标要求,实现对目标位置和方位角的准确测量。

采用标准轴承的光电经纬仪轴系误差修正

为了满足对小型跟踪架低成本、短周期和高互换性的要求,提出了采用标准轴承轴系代替现有研磨轴系的轴系改造方法。分析了采用标准轴承后的轴系误差源,根据跟踪架的使用多为远距离探测跟踪等特点,给出变轴线晃动为轴线平移的消差方法。设计了水平轴系实验模型,采用p5级深沟球轴承进行实验测量,并用傅里叶谐波分析方法对数据进行了分析。实验结果表明:水平轴左右轴承安装时,轴承内圈径向跳动最大方向安装在同一方向时,轴系晃动最大误差为2.430″;轴承内圈径向跳动最大方向相差180°安装时,轴系晃动最大误差为6.126″,说明第一种安装方法会使跳动误差同步同周期变化,从而较大地减少轴系晃动。实验结果验证了消差方法的可行性,采用高精度等级轴承并采用提出的消差方法可以满足一般中小型跟踪架的精度要求。

用于三轴光电跟踪系统的神经网络误差修正法

系统误差的存在严重影响了光电跟踪系统的引导精度和测量精度,现阶段用于三轴光电跟踪系统的最小二乘系统误差修正法精度较低,球谐函数系统误差修正法亦不适于Z轴连续转动时的系统误差修正。三轴光电跟踪系统的系统误差是以其三个角度测量值为参数的曲面,而神经网络可以精确拟合复杂的曲线或曲面。分析和仿真证明,基于BP神经网络的系统误差修正法可用于Z轴连续转动的三轴光电跟踪系统,而且可把系统误差修正到约为原来的28%。

视轴偏心三轴跟踪机架指向精度分析

本文分析了实现大范围空间光电跟踪的视轴偏心三轴跟踪机架的轴系误差。在刚体动力学的基础上,利用姿态变换的方法对视轴偏心的这种新型跟踪机架进行分析,推导出了机架指向精度的具体算法,探索了计算视轴偏心的三轴跟踪机架误差及误差分配的新方法,并针对一跟踪架的具体误差进行了指向精度计算。其中,垂直度误差对指向精度影响最大。

基于球谐函数的三轴光电跟踪系统误差修正方法

三轴光电跟踪系统不存在空间跟踪盲区,为了提高系统引导或轨道测量精度,需要修正其系统误差。最小二乘系统误差修正方法精度较低,球谐函数系统误差修正有较高的修正精度,球谐函数系统误差修正方法应用到三轴光电跟踪系统中时存在困难。理论分析指出,应用球谐函数的系统误差修正需要在三轴光电跟踪系统中针对不同的方位建立多组修正参数。仿真表明,三轴光电跟踪系统中通过建立多组修正参数的球谐函数系统误差修正方法可以把系统误差降低到原来的30%。

平台式惯导系统三点校的常值误差解析

为估计和补偿各种误差源引起的综合校正误差,针对平台式惯导系统综合校正中的三点校,从理论上分析了外界测量信息误差和惯性平台水平误差对陀螺常值漂移综合校正效果的影响,并对受外界测量信息误差影响的三点校过程进行仿真。研究结果表明:"三点校"对陀螺常值漂移的估计误差,与重调时刻的量测误差、惯性平台水平失调角均呈线性关系,提高外界测量信息和惯性平台水平测量精度,是提高三点校精度的关键。

一种框架误差推导的新方法

二自由度陀螺仪使用中存在框架误差不是一个新问题,以往推求框架误差表达式时过程繁,易出错,且没有与不同定义的欧拉角联系起来;原则上欧拉角组有12种,不同定义的欧拉角框架误差表达式不同。陀螺仪在运载体上有六种安装方式,文中介绍推导框架误差表达式的简易方法,它不因欧拉角定义不同而带来麻烦。

附加框架角速度的SGCMG操纵律设计

为使单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统在操纵过程中尽量回避内部奇异状态,设计了一种新的基于附加框架角速度的SGCMG系统操纵律。首先在分析SGCMG系统接近奇异状态时期望力矩投影与各个SGCMG角动量夹角关系的基础上,提出对角动量靠近期望力矩投影方向的SGCMG添加附加框架角速度的方法使SGCMG系统避免陷入内部奇异;然后基于奇异值分解理论证明该操纵律不存在框架锁死现象,并分析了操纵律产生的力矩误差;最后以金字塔构型的SGCMG系统为例对设计的操纵律进行了力矩输出仿真,结果表明设计的操纵律能有效地回避和脱离内部奇异状态,且操纵过程中产生的力矩误差较小。

平台式惯导系统双向误差分析研究及其软件实现

在详细分析平台式惯导系统各导航参数误差与系统误差源之间关系的基础上,根据平台惯导系统的误差模型特点对导航参数误差与误差源的对应关系进行了分离,并利用Visual C++设计了一套完整的误差分析软件。软件一方面可以给定元件误差来分析导航参数误差,另一方面可以根据给定系统精度指标来反向估算元件误差。软件的图形用户界面可以使用户很方便的得到估算结果,而且操作简单实用,大大方便了系统研发人员及学习人员对平台惯导系统误差关系的理解。

一种变鲁棒系数的SGCMGs伪逆操纵律

针对五棱锥单框架控制力矩陀螺群(Single gimbaled control moment gyroscopes,SGCMGs)中存在的奇异问题,建立五棱锥构型SGCMGs系统动力学模型,基于双曲正弦函数和分段函数设计鲁棒系数,改进鲁棒伪逆操纵律,使SGCMGs系统在处于奇异状态时,保证框架角速度不为零,从而逃离奇异;在接近奇异状态时迅速避开奇异,在远离奇异状态时更精确地输出期望力矩。通过SGCMGs不同类型力矩输出和挠性航天器大角度姿态机动控制的仿真结果表明,所提SGCMGs操纵律既能够较好地规避奇异状态,又能在远离奇异时精确地输出期望力矩。

改进型双框架式硅微角振动陀螺仪的工作机理及误差分析

一本文介绍了改进型双框架式硅微角振动陀螺仪的结构特点及工作机理，给出了它的力学模型，分析了它的各种误差，这对于研制该型陀螺仪具有一定的参考价值。

微机械双框架陀螺仪的机理研究

微机械双框架陀螺仪是一种用于测量运动物体角速度的微型惯性器件。由于其尺寸的大幅度减少,使它在许多领域都有极其广泛的应用,是当今微米/纳米技术发展的一个主要方向。介绍了该陀螺仪的结构组成与工作机理,建立其力学模型,并在此基础上,主要对原理误差进行了定性的分析,得出了影响其精度的主要干扰源,为误差的补偿指明了方向。

基于光纤陀螺的转台周期性误差抑制方法

为抑制测角系统周期性测量误差对光电跟踪系统速度平稳性和成像效果的影响,采用光纤陀螺系统建立误差模型和误差补偿器,对系统进行误差补偿控制。首先,对测角系统测量结果中含有周期性误差的机理进行分析,建立了周期性测角误差的数学模型;其次,采用高精度光纤陀螺建立了一套基于傅里叶理论的角度测量误差模型采集系统,并通过七个步骤提取了测角误差模型的具体表达式;然后,根据提取的测角误差表达式,分四个步骤对系统周期性误差进行补偿控制。最后,通过跟踪成像实验来验证控制补偿的有效性。实验结果表明,跟踪速度误差的最大值降低到0.04(°)/s,比未补偿控制时降低了8倍左右,满足光学成像系统速度误差小于0.1(°)/s的要求,条纹成像效果得到了明显改善。

姿轨控发动机常平架轴承孔铣加工误差分析

针对姿轨控发动机常平架正交孔系垂直度要求高,加工难以保证的问题,基于齐次坐标变换方法,建立了五轴加工中心调头加工常平架轴承孔的垂直度误差模型。结合MATLAB计算软件,对常平架的垂直度误差进行了定量分析,实现了常平架垂直度误差影响因素的预测。针对模型设计加工试验,试验结果表明,理论计算和实际加工具有较好的一致性,该方法对常平架加工误差的控制具有一定指导作用。

平台式惯导系统两点校的常值误差分析

为估计和补偿各种误差源引起的综合校正误差,针对平台式惯导系统综合校正中的两点校,从理论上分析了外部测量信息误差和惯性平台水平误差角对陀螺常值漂移综合校正效果的影响,推导了陀螺常值漂移误差限与校正时间间隔的关系,并对受外部测量信息误差影响的两点校过程进行了仿真。研究结果表明:在目前的外部测量信息精度和平台水平精度下,两次重调的间隔时间为10 h时,两类误差最大值的量级均为0.001(°).h-1;两点校对陀螺常值漂移的估计误差与两类误差均成线性关系;提高外部测量信息精度和惯性平台的水平精度是提高两点校精度的关键。

沿平台系东向轴施加连续转动的惯性平台系统导航方法

在传统指北式惯导系统中,通过对东向陀螺仪施加连续恒定转动力矩,令平台坐标系绕其东向陀螺仪敏感轴进动,可对北向及天向惯性器件误差形成调制,抑制相关导航定位误差,达到提高平台惯导系统精度的目的。建立了沿平台系东向轴连续转动的指北式平台系统无阻尼情况下的导航机械编排方程及误差方程,分析了其静基座下的误差传播特性并进行了仿真验证。结果表明,同传统指北式导航方法相比,在不改变系统结构和惯性器件精度的前提下,系统中与北向及天向惯性器件误差相关的常值及随时间积累项被调制为零误差和常值误差、经度误差随时间发散趋势得到明显抑制,系统长时间定位精度得到明显改善。

面向激光追踪测量系统二维回转轴系的误差分析及精度保证

为实现对数控装备测量精度的快速检测,面向激光追踪测量系统设计了一套二维万向节式回转轴系。将高精度标准球作为反射单元固定安装在基座上,保证了激光追踪测量系统具有较大的跟踪角度,同时避免了轴系回转时的窜动和游动对测量结果的影响。分析了轴系结构中主要几何误差对激光追踪测量系统测量精度的影响,研究了轴系跳动误差与测量精度的关系,并简化了轴系跳动误差模型。实验结果表明,当轴系跳动误差在±5μm以内时,由该误差引起的激光追踪测量系统的测量误差不足0.1μm,保证了激光追踪测量系统具有消除跳动误差影响的能力。

渐开线球齿轮万向节装配误差对传动误差影响的研究

渐开线球齿轮万向节利用渐开线球齿轮双自由度传递运动和力的传动特性,因此在仿生领域用途最广,但装配误差是影响其传动精度的一个重要因素。在分析球齿轮万向节结构、安装方式和运动学分析的基础上,建立了球齿轮万向节传动误差模型。重点分析计算了轴向偏差和中心距误差对球齿轮万向节传动误差的影响。最终研究结论对球齿轮的实际安装应用具有一定的理论指导。