自由陀螺式静电陀螺找北仪原理与系统测试

提出了自由陀螺式静电陀螺找北仪的原理，并给出了系统测试结果。自由陀螺式静电陀螺找北仪采用角度法寻北方案，在工作中陀螺处于自由状态，通过光电传感器观测陀螺转子的表观运动角度，经过数据处理，得出方位角。为了降低陀螺漂移逐次启动不重复性对寻北精度的影响，系统引入两位置差动测量方法。实验表明，依据提出的方案研制的静电陀螺找北仪寻北时间小于３０ｍｉｎ，寻北精度可达１５″     

静电陀螺寻北仪的力学原理

静电陀螺仪是当今世界上精度最高的陀螺仪,研制静电陀螺寻北仪是为了寻求高精度的方位测量仪器。采用静电陀螺仪组成寻北仪可采用以下两种方式：力反馈方式和自由陀螺方式。前者水平方向包含两个力反馈回路,通过测量反馈回路电流得出方位角。后者陀螺自由转动数分钟,通过测量静电陀螺水平轴偏角得出方位角。该文讨论了力反馈方式和自由陀螺方式静电陀螺寻北仪力学原理,其中包括两种方式下坐标变换及获得方位角的算法推导,并得出结论。     

捷联系统中静电陀螺仪电干扰力矩的研究

本文从静电陀螺捷联系统应用方案考虑,用有限元法分析我国现有结构静电陀螺空心转子离心变形,转子结构模型的内表面由赤道环、过渡圆和圆球面三部分组成,外表面为椭球面.按支承电极的实际情况,推导了全姿态读取时离心变形中高次谐波产生的电场干扰力矩的表达式.仿真结果表明,现结构静电陀螺仪组成捷联系统,高次谐波将严重影响系统精度的提高,必须在干扰力矩模型中予以补偿.     

静电陀螺寻北仪中的磁干扰

电磁兼容性的问题尤其对采用静电陀螺作为核心元件的高精度寻北仪越来越显得重要。有关静电陀螺的文献对于静电干扰讨论较多,本文则侧重对静电陀螺寻北仪中的磁干扰进行讨论。磁干扰包括外部磁干扰和内部磁干扰,外部磁干扰可通过严格的电磁屏蔽加以排除,对于内部磁干扰本文推导了有关数学关系式,必要时可以加以补偿。     

陀螺寻北仪中的控制回路设计

陀螺寻北仪是一种测出真北的仪器,在军事上及工业上有着广泛应用.好的陀螺寻北仪对寻北的时间、精度都有很高的要求,其关键在陀螺本身的精度以及力反馈控制回路和转位机构回路的控制器设计.应用Matlab软件仿真并设计了数字PID控制器,数字化伺服系统使得系统小型化,直接修改软件使得现场调试很方便,DSP的应用可以对信号做算法处理,这些保证了寻北时间短,精度高.     

静电陀螺仪大范围漂移运动

本文用相平面法讨论静电陀螺仪在静电场干扰力矩作用下的大范围漂移运动。根据相平面中奇点的分布和类型判断转子极轴相对电极的平衡位置及其稳定性,以及平衡位置附近陀螺顶点轨迹的几何特征。分析结果有助于认识捷联式静电陀螺仪的漂移规律,并提示平台式静电陀螺仪正确选择极轴工作位置的重要性。     

旋转调制式寻北仪滤波技术研究

研究用机械旋转和数字滤波的方法提高寻北仪精度.利用连续恒速旋转方法对陀螺信号进行调制,用积分方法进行解调,以抑制陀螺常值漂移、漂移趋势项和刻度因数误差对寻北精度的影响,用设计的低通滤波器对含有随机漂移和系统干扰的陀螺信号进行滤波.实验结果表明这两种措施可有效提高寻北仪方位角估计精度.     

采用数据处理方法提高车载捷联式寻北仪的精度

本文采用数据处理方法来提高车载捷联式寻北仪在受到外界干扰时的寻北精度.详细分析了捷联式寻北仪的寻北原理和外界干扰产生寻北误差的原因,提出了低通滤波方法和两种类型的统计分段方法.试验数据和仿真结果表明,所提出的方法对于寻北仪抑制某些外界干扰从而提高寻北精度是非常实用和有效的.     

小波域中值滤波器在陀螺寻北仪中的应用

研究了利用小波变换消除陀螺干扰漂移的方法．通过对陀螺寻北仪两位置寻北方案的分析，表明陀螺随机干扰信号是影响系统精度的主要误差源．为此将中值滤波与小波阈值去噪相结合构造了小波域中值滤波器，并应用于陀螺数据处理中．寻北试验结果表明，该滤波器在有效对白噪声滤波的同时也能较好地去除脉冲噪声，与传统的去噪方法相比，寻北精度提高20％，对陀螺各种干扰信号具有很好的抑制作用．     

基于四位置法旋转调制寻北仪的轴向摆动分析

四位置寻北法是寻北仪寻北方法中精度最高,系统组成最简单的寻北方法。无论转台台面倾斜与否,只需要一个陀螺即可完成寻北。但是在实际中,转台转轴肯定会有一定程度的摆动,这会使寻北精度大大降低。为了分析和解决这一问题,对转轴摆动情况下经过加速度计补偿后分别进行寻北仿真。仿真结果表明,在转轴摆动稍大的情况下,传统旋转调制寻北方法寻北误差很大,无法进行寻北;在经过加速度对摆动角进行补偿后,无论转轴摆动多么剧烈,寻北结果都没有很大波动,可以达到寻北要求。从而可以大大减小对寻北仪样机机械加工的精密程度要求,大大减小加工成本。     

小型静电陀螺仪静电场附加干扰力矩分析

推导了采用装配式电极结构的小型静电陀螺仪电极误差产生的静电场附加干扰力矩计算公式。分析了电极的面积误差、非球形误差、装配误差对附加干扰力矩的影响,指出了减小该干扰力矩的途径,其结果对小型静电陀螺仪的设计与研制具有参考价值。     

无磁仿真转台用凸轮转子马达叶片干扰力矩

介绍了一种新型的无磁仿真转台用凸轮转子连续回转电液伺服马达的工作原理及特点.通过对其叶片的系统受力分析,得出马达波动力矩产生的机理.利用Matlab软件对马达低速运行时,叶片产生的干扰力矩进行了仿真,并对不同减压阀出口油压及不同叶片厚度下的干扰力矩进行对比,得出相关参数对该类型马达力矩波动产生的影响.为解决该类液压马达存在的低速速率波动现象提供了一定的理论依据.     

静电陀螺仪空心球形铍转子的动态变形

利用有限元分析软件，对静电陀螺仪空心球形铍转子的4种典型结构进行离心变形的计算及变形仿真，讨论不同结构转子的动态变形及对圆球度误差的影响，提出了减小和补偿圆球度误差的措施。     

转子在静电支承系统中的转速衰减特性

高真空静电支承式旋转系统中,偏心转子在磁场和静电力矩作用下,产生转速衰减,从而降低了系统精度。该文建立了静电力矩的数学模型,确定了支承系统频率特性与静电力矩大小之间的关系。在此基础上设计了含陷波滤波器、带宽相对较低的支承系统,以改善其局部频率特性,消除静电力矩引起的转速衰减。实验给出了常规和改进支承系统的转速测量结果,并进行了比较,从中分离出静电力矩的大小。结果表明,通过改变支承控制系统局部频率特性,可以消除静电降速力矩,最终提高了转子转速的长期稳定性。     

磁场定向异步电机的磁饱和影响及转矩优化分析

为分析铁磁路饱和对磁场定向异步电机性能的影响 ,提出了一种新的基于 MT同步旋转坐标系下考虑异步电机主磁路饱和的非线性数学模型。通过有限元计算分析表明 ,异步电机饱和的区域主要集中在靠近 M轴的齿部和轭部 ,而在 T轴上 ,由于定转子间的转矩电流在磁路上达到磁平衡使得磁路呈线性化。在分析饱和交叉影响的同时分析了该模型的适用条件。应用该模型 ,分析了异步电机的输出转矩密度 ,计算结果表明适当选择电机的转子磁链大小 ,将会提高电机的每安培输出转矩能力     

静电陀螺可控式被动阻尼方案研究

本文在研究球形转子运动规律的基础上,提出采用可控式被动阻尼程序启动陀螺的方案,以解决静电陀螺球形转子极性的不确定性。文章叙述的方案适合我国目前静电陀螺研制工艺,对提高静电陀螺的精度和改善可操性提供了一种有效途径。