结构解耦的双质量微陀螺仪结构方案设计与仿真

为了解决双线振动双质量微机械陀螺驱动和检测模态耦合的问题,提出了一种新的双质量双线振动式微机械陀螺仪结构方案,并对驱动和检测梳齿的电容布置以及梁的结构形式进行了设计.根据微陀螺的结构和工作原理,对该陀螺的驱动和检测模态进行了理论分析,给出了简化的动力学方程,并利用ANSYS有限元分析软件进行了数值仿真,以验证设计思想的正确性.仿真结果表明,双质量块和折叠梁的设计使该微陀螺能够实现驱动和检测模态的完全解耦.在仿真验证的基础上,通过调节结构参数实现了陀螺驱动模态与敏感模态固有频率的匹配及其与干扰模态的隔离.2个质量块的差动输出能够有效减小共模信号的干扰,变面积式的梳齿电容布置方式能使微陀螺在空气下的模态品质因数显著提高.该结构设计方案能使微陀螺的整体性能得到提高,达到了理想的设计目的.     

光纤陀螺捷联惯组姿态算法改进研究

采用陀螺角增量信号来进行设计的传统的捷联姿态算法,应用于输出为角速率的干涉型光纤陀螺构成的捷联姿态系统时,不仅在精度上存在局限,而且还由于通过角速率提取角增量而带来更大误差。为此,提出了一种仅以角速率为输入信号,双回路迭代新算法,并在典型圆锥运动条件下以算法漂移误差最小为优化准则,推导了新算法相应的圆锥补偿系数方程和算法误差表达式。仿真结果表明,所设计的改进新算法相比于同角速率抽样值的常规角速率输入的圆锥补偿算法精度显著提高。新算法的提出为光纤陀螺捷联惯组圆锥误差补偿提供了一种新的思路。     

高敏感度微机械陀螺阵列的设计

提出了一种新型的四自由度陀螺设计方式,结构设计基于科罗奥利效应采用多敏感模态振动单元组合阵列的形式.与传统二自由度陀螺比较,该陀螺阵列在提高增益的同时保持了本身具有的鲁棒性.在四自由度陀螺的设计中,两个具备固有中心频率差值的完全二自由度振动单元被应用在敏感模态中.通过设定中心频率差值,综合考虑了提高陀螺敏感度和稳定性的因素.陀螺阵列通过联合两个敏感模态振动单元的输出,达到提高敏感模态增益和增强系统敏感度的目的.仿真结果表明:与单个敏感模态振动单元相比,陀螺阵列的增益增加了8dB;而且在敏感模态和驱动模态分别产生了220和160Hz范围内的3dB带宽;两个模态的带宽彼此高度匹配,并且为整个系统提供了160Hz的带宽.陀螺阵列对于结构参数的变化和制造误差都有很强的鲁棒性,从而说明该设计能满足实际需求.     

金属壳谐振陀螺大量程角速率信号检测方法研究

针对传统多回路角速率检测方法无法适应金属壳谐振陀螺大量程应用的难题,提出基于自适应滑模变结构控制器的大量程角速率信号检测方法.通过对典型金属壳谐振陀螺的动力学方程进行分析,建立出包含干扰和参数摄动部分的状态方程;采用指数趋近律选取比例积分滑模面,设计出一种适用于金属壳谐振陀螺的滑模控制器,可有效估计大量程角速率信号.仿真及试验结果表明,该解算方法能够稳定控制金属壳谐振子振型,并能准确检测大量程角速率,满足金属壳谐振陀螺的大量程环境应用.      

数字闭环光纤陀螺振动噪声处理方法

为了解决数字闭环光纤陀螺在实际工程应用中易受冲击、振动等环境因素影响的问题,通过分析振动影响下陀螺输出信号特点,研究振动对光纤环的应力及信号中附加相移的影响,建立了光纤陀螺信号的振动噪声模型.首先,引入一种具有自适应能力的改进局部均值分解方法,将原信号按频率大小分解为一系列谐波信号;其次,利用核主成分分析方法,将反映振动影响的有效信号和噪声进行有效分离;然后,通过重构得到抑制了振动噪声的信号.利用线振动实验研究了光纤陀螺在车载和机载环境下的振动特性,并对采集得到的10组振动实验数据进行了分析.结果表明,处理后信号的Allan方差分析结果中量化噪声和零偏不稳定性等误差系数均减小约50%,从而有效提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度.     

基于有限样条法的圆锥壳自由振动特性分析

该文以圆锥壳为研究对象,采用有限样条法求解圆锥壳的振动特性。通过3次B样条插值,将圆锥壳的节元半径表示为与位移有关的变量,在此基础上推导了锥壳结构振动的运动方程,并采用matlab软件编写了相关程序,分析了边界条件对圆锥壳的振动特性的影响。计算结果表明采用样条有限元法求解壳体的振动特性具有精度高、求解快、计算量小等优点。     

双H型石英音叉陀螺驱动信号频率跟踪算法的研究

为提高双H型石英音叉陀螺驱动信号的稳定性,基于DSP设计了一种数字化闭环控制电路,依据双H型石英音叉陀螺在串联谐振频率点处工作时驱动叉指振动的幅度随频率变化的影响最小,通过相位控制实现了驱动信号频率的跟踪,并利用希尔伯特变换产生了一对正交的参考信号用作相位检测.实验结果表明,双H型石英音叉陀螺工作稳定后,驱动信号频率跟踪算法的相位标准差为4mrad,精度达到0.003 4Hz.     

基于区域分解的组合结构振动分析方法

提出了一种分析一般边界条件下组合结构动力学特性的区域分解法.首先,沿组合结构连接处和位移边界而将组合结构分解成若干自由子结构,并将子结构分解为一些规则子域,以获取组合结构的高阶振动特性;采用分区广义变分和最小二乘加权残值法将子域界面的位移协调方程引入组合结构的能量泛函中,以使组合结构的动力分析问题归结为在满足分区界面位移协调条件下的无约束泛函变分问题.同时,采用区域分解法分析了不同边界条件的圆锥壳 环肋骨圆柱壳 圆锥壳组合结构的动力学特性,通过与有限元软件ANSYS的相应结果进行对比,验证了其计算精度和稳定性.结果表明,所提出的区域分解法具有高效率、高精度和良好收敛性等优点.     

机抖激光陀螺的伪圆锥运动研究

对于机抖激光陀螺捷联惯导系统,激光陀螺的机械抖动偏频引入伪圆锥运动.本文推导了伪圆锥运动情况下等效旋转矢量的误差表达式.分析了伪圆锥误差的起因、影响因素.研究了圆锥补偿算法在伪圆锥运动中的适用性.从最小化姿态计算误差的角度,提出了机械抖动频率的设计准则,并设计数字滤波器去除抖动信号噪声.分析结果表明:合理设置抖动频率,再结合数字滤波器可以有效提高的姿态计算精度.     

加肋凹型锥-环-柱结合壳稳定性几何修正方法

针对加肋凹型锥-环-柱结合壳这一新型连接结构,分析了初始几何缺陷的形态及其可能出现的位置,并运用有限元仿真技术,得到影响最大的初始几何缺陷形态组合以研究壳板稳定性几何修正方法.通过单因素数值试验,分析了各结构参数对几何修正系数Cg的影响.并提出了Cg的计算方法.结论如下:(1)距环壳临近一档圆锥壳的Cg与各结构参数的关系同普通圆锥壳的Cg有差异;(2)经算例检验,提出的Cg计算方法精度较高,可在工程计算中应用.     

振动压路机对建筑物的振动影响及控制对策

为了治理振动压路机施工时对建筑物的振动影响，对采取隔振措施前、后振动压路机诱发的振动进行了测试，对试验数据进行了回归分析，并对隔振前、后的地面振动数据进行了对比研究。结果表明：地面振动波传播衰减规律符合负幂指数函数形式，隔振沟隔振效果明显，最小安全施工距离隔振前为12m，开挖隔振沟后为7m。     

支座扰动作用下的分数阶车-桥系统隔振特性分析

将实际工程中车辆在桥面运动的隔振作用简化为单自由度车-桥系统隔振体系,建立了分数导数阶车-桥隔振模型的运动平衡方程.不考虑桥梁蠕变所产生激励响应,利用三角函数计算车-桥模型在分数导数下的运动平衡方程.在此基础上得到了车辆的运动放大系数和传导比,分析了各参数的影响.讨论了实际应用中无阻尼条件下、任意隔振效率下的隔振静位移.     

冲击压实旧水泥砼路面的现场振动测试

为探讨旧水泥砼路面冲击压实施工对周围构筑物产生的振动影响,需进行现场振动测试分析.文中通过在道路两侧埋设加速度传感器监测振动信号,分析了冲压振动在道路两侧传播的衰减规律;通过分析对比设置隔振沟前后的加速度量值,发现隔振沟的隔振效果显著.文中还提出了距冲击压实作用点15m以外为冲压振动对道路两侧构筑物影响的安全范围,研究结论可为旧水泥砼路面冲击压实施工提供参考.     

定长光纤环形谐振腔不同匝数对光纤陀螺信号输出参数的影响

谐振式光纤陀螺由于其在小型化、集成化和高精度等方面比干涉型光纤陀螺占有优势,引起了国内外研究机构的广泛关注,而光纤环形谐振腔作为光纤陀螺的核心敏感部件对陀螺信号的输出至关重要。本文分析对比了半长1.10 m,定长2.2 m,保偏耦合器偏振消光比为20 dB,分光比为50∶50的光纤环腔在相同室温条件下,不同匝数谐振谱线的谐振深度ρ、半高全宽(FWHM)以及光纤陀螺的输出信号包括动态范围、频率带宽、标度因数、系统极限灵敏度的各项陀螺关键指标,为定长保偏光纤环腔作为光学陀螺的核心部件提供相关指导。     

约束态薄壁圆柱壳固有频率的精确测试

采用传递矩阵法和有限元法对约束态圆柱壳固有特性进行计算以明确振动特点;详细分析了约束态圆柱壳固有频率测试的影响因素,并提出通过力矩扳手定量确定边界约束条件、合理选择激励信号类型、采用加窗和多次平均处理等解决措施.最后,搭建了4种不同激励形式(锤击、电磁激振器、压电陶瓷、振动台激振)的测试系统对其固有频率进行了试验研究,提出了约束态下薄壁圆柱壳固有频率的测试流程.研究表明:振动台基础激励方法对约束态薄壁圆柱壳没有任何附加质量和刚度的影响,测试状态即为圆柱壳真实的受力状态.使用该激励方法并配合激光测振仪进行固有频率测试的精度最高.     

激光陀螺动态特性研究（二）

针对激光陀螺动态特性中的相频特性,分析了相位延迟对导弹控制系统实时性和机动性的影响,并指出隔振器不会引入相位延迟,而有限冲击响应(FIR)滤波是造成激光陀螺相位延迟的主要因素.基于角振动台和惯性测量装置（IMU）台体,设计了4个试验状态,采用正弦激励法对激光陀螺的相频特性进行了实际测试.测试结果表明,隔振器的延迟时间最大不超过0.051 ms,延迟时间主要来自FIR滤波,符合理论分析结果     

扁锥壳的非线性动力行为

由扁锥壳的非线性动力学变分方程和协调方程,在夹紧固定的边界条件下,用Galerkin方法得到一个含二次项的非线性微分方程.为了讨论混沌运动,对一类非线性动力系统的自由振动方程进行了求解.对于扁锥壳的非线性动力自由振动方程,给出了准确解.继而求出Melnikov函数,给出了发生混沌的临界条件,通过数值仿真证实了混沌运动的存在.     

EPS土工泡沫作为挡土墙抗震缓冲层的数值模拟

考虑到EPS（聚苯乙烯泡沫）具有自重轻、耐久性好、抗震性能好等特点,利用有限元程序建立设置EPS缓冲层的挡土墙模型。通过对高为4 m和8m的重力式挡土墙模型的地基底部边界施加不同振幅强度（0.1g ~ 0.7g）和频率为3Hz的简谐激励,研究了EPS厚度、振动强度与墙体位移增量、墙体转角和侧向推力增量之间的关系。参数结果表明：EPS是一种经济、隔离振动效果好的缓冲层,可以有效地减少重力式挡土墙结构的振动反应。墙体受振动引起的位移增量、转角增量和侧向推力增量随着EPS缓冲层相对厚度的增加而增大,两种高度的墙体分别在缓冲层厚度达到20%、40%时,隔离振动的效率达到最优,并且能显著减小墙体的侧向土压力。     

某型涡扇发动机中介轴承微弱故障特征信号提取技术

研究航空发动机在降转速过程中中介轴承微弱故障特征信号的提取技术,提出了一种基于计算阶次分析、三次样条插值分析与包络谱分析相结合的新方法。基于滚动轴承模拟故障实验和航空发动机中介轴承微弱故障实验测得的降速工况下的转速信号和振动信号,首先对转速信号在时域内积分获得角位移-时间信号;再对该信号进行线性插值获得等角度间隔的角位移-时间信号;然后利用该时间序列对振动信号进行三次样条差值获得等角度间隔分布的重采样振动信号;最后对重采样振动信号进行包络分析及快速傅里叶变换获得阶次包络谱。通过两种实验分析表明该方法能有效提取出复杂路径下航空发动机中介轴承微弱故障特征信息。该方法为航空发动机中介轴承微弱故障特征信号提取提供了一种重要手段,具有广泛的应用前景。