基于三轴转台误差分析的IMU标定方法

为了减小三轴转台误差对惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)误差模型系数标定精度的影响,提高IMU在三轴转台上的标定精度,首先分析了三轴转台各误差源,给出了陀螺仪和加速度计的输出与转台的位置、姿态误差之间的关系。据此设计了正十二面体-20点的位置和速率试验计划。该方法能同时辨识出IMU的误差模型系数以及转台误差源,自动补偿了三轴转台的误差,提高IMU误差模型系数的标定精度。最后对理论分析结果进行仿真验证,给出了转台误差与IMU误差模型系数标定误差之间的关系。     

基于内模原理的状态反馈控制在陀螺平台视轴稳定系统中的应用

针对陀螺平台视轴稳定系统快速隔离扰动、稳定视轴的要求,设计了以挠性速率陀螺为核心的两轴陀螺稳定平台。结合某光电侦查导引系统设计过程,在多环路从属控制结构中引入内模控制,使位置环、速度环、电流环顺序依次投入运行,以快速的内环路有效抑制干扰,而主环路仍以窄带宽保证跟踪精度,达到了良好的控制效果,满足了高精度光电侦查导引系统对陀螺稳定平台快速性和稳定性的要求。     

陀螺稳定平台中速度环的非线性实验建模

在阐述两轴四框架陀螺稳定平台的结构和工作原理的基础上,具体分析了从实际实验装置中获取数据的方法。通过对内环中速度稳定环的机理分析,得到了简化的线性模型。针对平台在低频工作环境下所表现出的严重非线性特性,将线性模型与非线性的Stribeck摩擦力模型相结合,建立了系统的数学模型。利用遗传算法和所获得的实际系统数据对模型参数进行了辨识;通过在所辨识出的系统模型上进行扰动隔离的系统仿真实验,并将其结果与实际系统的性能进行对比,验证了所建模型的精度;通过对模型残差的分析,进一步地改进和提高了所建系统模型的精度。为研究两轴四框架陀螺稳定平台模型与误差补偿提供了实用的高精度的数学模型。     

自由基NH_2配分函数的计算

在低温20 K到高温6 000 K温度范围内,计算了非对称陀螺自由基分子1H14N1H基态～X2B1的总配分函数,其中,转动配分函数采用WATSON的刚性转子模型,振动配分函数采用谐振子近似.把20～6 000 K的温度范围划分为5个区间段,计算的总配分函数在这5个温度区间分别被拟合到一个温度T的四阶多项式,从而在每个区间均得到5个拟合系数.由这些拟合系数就可以快速、准确地获得该分子在所研究温度范围内任意温度的总的配分函数.     

加速度计应用

介绍了加速度计的基本工作原理及其在工业中的应用实例,可以为相关领域提供有用的技术参考。     

具有陀螺效应的转子—轴承系统的非线性动力学行为

考虑了不对称刚性转子的陀螺效应,建立了转子—轴承系统的动力学模型。将Wilson-θ法改进并结合预估—校正机理,得到了一种求解转子—轴承系统非线性动力学响应的方法。运用该方法求解了不对称刚性转子—轴承系统的非线性动力响应,将计算结果与Runge-Kutta法的计算结果进行比较,表明该方法具有很高的精度。运用Floquet分岔理论分析了系统周期运动的稳定性及其分岔行为。     

光纤陀螺的离散动态温度模型

光纤陀螺漂移的温度模型可分为静态温度模型和动态温度模型。通过控制温控箱的温度变化率,对光纤陀螺进行温度实验,建立其漂移的静态、动态温度模型,以研究温度、温度变化率和温度梯度对光纤陀螺漂移的影响。研究结果表明,温度变化率和温度梯度对光纤陀螺漂移的影响不容忽视;考虑了温度和温度变化率（或温度梯度）的动态模型的补偿精度比单纯考虑温度的静态模型提高了50％。因此在对光纤陀螺建立温度模型时,应该建立动态温度模型,以取得较好的补偿效果。     

滤波角速率输入的圆锥误差补偿

为了提高光纤陀螺捷联惯性导航系统精度,提出了滤波角速率输入的圆锥误差补偿方法。根据滤波前后物理量圆锥效应的不同,分析滤波圆锥误差准则,并依据滤波角速率求取滤波角增量的算法,推导了滤波角速率输入的捷联惯性导航系统圆锥误差补偿中的误差补偿系数和误差主项。结合光纤陀螺特性的对比仿真结果表明,滤波角速率输入圆锥误差补偿算法精度比传统姿态算法精度高2～3个数量级。滤波角速率输入圆锥误差补偿算法更贴近工程,对提高角速率陀螺构建的捷联惯性系统精度具有重要理论和工程意义。     

一种基于卡尔曼滤波器的智能手机姿态估算算法

利用内置陀螺仪估算姿态可实现基于智能手机的惯性导航系统,但测量噪声导致姿态无限漂移,使得基于智能手机的惯性导航系统具有一定的局限.根据该不足,提出一种基于卡尔曼滤波的姿态估算算法,通过融合陀螺仪的姿态估算结果和加速度计的测量结果得到高精度的智能手机姿态,并利用集成在智能手机的惯性导航算法得到参考姿态,避免使用较昂贵的测量设备.首先介绍了一种智能手机和内置惯性传感器的初始参数,用于计算智能手机的姿态.然后比较了6次从自由落体到静止和绕x轴缓慢旋转360°场景时智能手机的参考姿态、基于陀螺仪的估算姿态和基于推荐算法的姿态.实验结果表明基于推荐算法的智能手机姿态精度最高且没有漂移现象,该结果论证了本工作对提高智能手机姿态的精度具有可行性.     

一种高灵敏度硅压阻式加速度传感器的研究

本文介绍了一种高灵敏度硅压式加速度计的工作原理、结构、工艺技术及测定方法 ,得到了能提高加速度传感器输出性能的有价值的结论。