电控陀螺罗经的机动误差及其补偿方法

陀螺罗经的找北过程是和它的摆性密切相连的，因此在船舶机动航行时总会产生惯性误差。电控陀螺罗经由于摆和力矩装置之间的联结是可调的，因此有可能采取一些有力的措施以减小惯性误差。本文分析了船舶机动航行时电磁摆的输出特性。如果对这、纬误差没有采取加知补偿的措施，电控陀螺罗经还是要按舒勒周期考虑参数设计。如果对速、纬误差已采取补偿措施，就不必遵循舒勒周期了。陀螺主轴就应力图保持在水平、真北位置。机动航行时摆有输出信号，因而导致陀螺罗经产生误差。通常船舶的机动航行时间比起正常的罗经周期要小得多，因此惯性误差实际上和北向速度相关。对于单独的陀螺罗经，北向加速度的真值是不好测量的。我们可以利用船舶的速度信号设计补偿装置以大大减小陀螺罗经的惯性误差。     

状态自动切换法减小电控陀螺罗经机动误差的研究

陀螺罗经的机动误差是罗经的一项主要指标,减少机动误差是罗经技术的一个重要方面.本文以JYJD 型陀螺罗经为分析对象,在理论分析和系统仿真的基础上,提出了一套切实可行的通过辨识舰船运动状态实现电控罗经工作状态的自动切换以减小其机动误差的方法,实践表明,该法简便易行,对减小电控罗经的机动误差效果显著.     

不受加速度干扰的新型电磁摆

本文提出了一种不受加速度干扰的新型电磁摆原理,并分析了其动态特性,讨论了其结构实现,为消除电控陀螺罗经的动态机构误差提供了有效方法。     

航行状态下罗经回路初始对准方法误差分析

为了解决动基座条件下罗经回路方法误差较大的问题,通过捷联罗经的原理进行分析,使用梅森增益公式,对航行状态下罗经回路对准方法的误差进行了深入分析,采用"等效器件误差"的方法,将匀速状态下舰船的速度带来的影响等效成常值陀螺漂移和常值加速度计零偏,定量给出了纬度变化、匀速、条件下所引起的罗经回路对准方法的水平失准角和方位失准角稳态误差角的表达式,并通过了仿真验证,为将罗经回路对准法推广至动基座情况提供有力的支持。     

电控罗经参数设计的探讨

本文讨论了电控罗经冲击误差的特征;冲击误差的积累;机动过程中速度偏差校正器未随速度变化而改变控制力矩所引起的误差;随机干扰所造成的误差和参数之间的关系,从而对电控罗经的参数设计提出了若干看法。     

捷联式光纤陀螺罗经系统误差分析

对采用光纤陀螺的捷联式罗经系统进行了研究.提出了使用惯性组件旋转调制技术提高光纤陀螺捷联式罗经系统精度的方法,分析了罗经系统的误差特性.针对旋转组件的误差,在系统初始对准过程中,应用限定记忆的Kalman滤波进行状态估计,提高了对准精度.静止基座的初始对准仿真结果表明,航向失准角估计误差均方差为0.159°.     

灵敏航天器快速倾斜机动的MCMG参数和力矩估算

该文研究灵敏航天器快速倾斜机动时微型控制力矩陀螺(MCMG)的参数估算问题。所得到的估算结果可供微型控制力矩陀螺群初步设计时选择设计参数。从航天器的动力学模型出发,给出了倾斜机动模式下MCMG最大框架角速度和输出力矩的估算方法。然后在给定机动任务的前提下,以某小卫星为例,对采用标准金字塔构型的微型控制力矩陀螺群的姿态控制系统进行了仿真验证。仿真结果显示出该估算方法的可行性。     

推力器姿轨同时控制下的姿态控制算法

针对推力器安装误差对卫星姿态控制产生强干扰的问题, 设计一种紧凑卫星推进系统的姿态控制算法. 采用对控制力矩和干扰力矩建模的方法对姿态控制影响进行分析, 得到最差情况下的推力器安装误差角组合. 通过计算机仿真实验, 对比了不同安装误差角下三轴的控制结果. 实验结果表明, 轨道机动模式下姿态控制算法具备包络最差情况的能力, 控制结果稳定, 满足精度要求.     

大间隙磁力传动系统矩角特性计算模型

为了使系统保持最大驱动力矩、寻求驱动力矩随永磁体转角变化的规律,通过有限元仿真的方法,确定了电磁体的通电状态切换区间;建立了系统矩角特性计算模型,用MATLAB对其进行求解,分析得出了系统矩角特性曲线变化规律;搭建了相应的实验系统,对各参数条件下的系统平均力矩进行了测量.通过对比研究结果表明,系统矩角特性曲线与有限元仿真所得最大包络线变化一致,并围绕实测的平均力矩波动,所得到的矩角特性计算模型是可信的,得到了主要参数对系统驱动能力及转矩脉动程度的影响规律,为进行提高轴流式血泵稳定性方面的研究提供了理论依据.     

基于神经网络算法的单框架控制力矩陀螺系统复合控制

提出一种基于双神经网络的前馈?反馈控制系统，采集单框架控制力矩陀螺系统在不同条件下的运行数据并使用卡尔曼滤波处理，基于神经网络构建了涵盖控制通道与干扰通道信息的虚拟广义被控对象模型，由此设计了神经网络前馈补偿器。实现了前馈补偿器?原反馈控制器的复合控制系统，减少了传统的前馈?反馈复合控制需要精确地获取干扰通道信息的约束，能够克服单框架控制力矩陀螺系统存在的复杂干扰对控制性能的影响。仿真结果表明了方案能够提升系统稳态精度，减小稳态误差，改善控制动态性能。     

空间罗经不变性条件的实现及非理想情况下的机动误差

本文根据依斯林斯基关于空间罗经的思想，提出改造国产航海－Ⅲ型罗经实现空间罗经的设想，并对非理想情况下的稳态误差和第一类机动误差进行了分析，借助于计算机进行仿真，从而说明了此方案的可行性，为进一步分析研究和工程实现提供依据。     

考虑钢丝绳抖振情况下的塔式吊车消摆控制方法

塔式吊车系统负载摆角的抑制对于其安全运行至关重要,现有的消摆控制方法在抑制摆角方面取得了不错的效果,但这些控制方法均未考虑钢丝绳连同负载发生抖振的情况,存在安全隐患。针对此问题,提出一种考虑钢丝绳抖振情况下的塔式吊车系统摆角抑制方法。具体而言,首先建立塔式吊车水平运动时的非线性抖振机理模型,计算出系统发生抖振后传导到电机主轴上的非线性抖振力矩,并将该抖振力矩等值反向作为补偿力矩。其次,利用陷波器滤除补偿力矩外的其他干扰,再将补偿力矩与一种滑模消摆控制律计算出的控制力矩相叠加,控制驱动电机力矩输出。最后,仿真和实验结果表明提出的消摆方法对于摆角的抑制具有更好的控制效果。     

观测器在电控罗经快速启动中的应用研究

术文研究了一种新的电控陀螺罗经的快速启动方法,即采用状态观测器,通过状态反馈实现极点配置,使陀螺罗经快速启动。文中讨论了陀螺罗经在静基座和动基座上的快速启动方法,对系统的各种非线性效应及误差作了分析。数字仿真结果表明:采用此法后,电控陀螺罗经在静基座上的快稳时间比原来缩短了一半以上;罗经在动基座上的快稳时间可减少到半小时以内。     

单框架控制力矩陀螺低速特性分析

单框架控制力矩陀螺是我国进行外层空间探索的关键技术,由于它输出力矩范围大,控制精度高,经常应用于大型机动卫星以及空间站的姿态调整中,单框架控制力矩陀螺对低速性能要求很高,研究了框架伺服系统的低速特性,主要包括摩擦力矩对伺服系统的影响.并且针对单框架控制力矩陀螺系统在位置环中进行了设计和仿真.实践证明该文讨论的设计方法的正确和有效.     

圆锥电磁轴承耦合特性研究

分析了圆锥电磁轴承的几何耦合效应以及电流耦合效应,推导了圆锥电磁轴承特有的力矩耦合特性,给出了圆锥电磁轴承动力学特性的计算方法。在此基础上,计算了轴承锥角、宽径比以及极角比对圆锥电磁轴承静特性基础解的影响。结果表明,圆锥电磁轴承静态力与轴承宽径比成线性关系,但轴承力矩与宽径比之间是非线性的;圆锥电磁轴承极角比越大,磁极面积越小,轴承静态力以及力矩都会减小。     

控制力矩陀螺部分失效时灵敏航天器的姿态机动控制

研究了应用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为姿态控制执行机构,在部分陀螺失效时,灵敏航天器姿态机动的控制问题。对金字塔构型(PC)陀螺群中一只陀螺失效产生的构型变化进行了分析,研究了部分陀螺失效对陀螺群角动量包络及输出力矩的影响,基于最优化理论和坐标变换方法提出了一种利用失效后最大角动量包络提供较大输出力矩的策略。在给定飞行任务的前提下,以某小卫星为例,针对给定的姿态机动任务进行了仿真验证,结果表明使用所设计的方法,小卫星在失效情况下也可以完成姿态机动任务,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于同态滤波的MLS抗多径测角算法

针对微波着陆系统存在多径干扰引起测角误差的问题,研究了多径干扰的短时、相关、对称、卷积等特性,提出一种基于同态滤波的抗多径测角算法.建立了基于双对称性的信号模型,然后将卷积特征系统转换为线性系统,最后在混合信号中提取信息,实现了“往”“返”脉冲时差的精确测量.仿真表明,在“往”“返”脉冲接收信号存在多径干扰时,该算法能有效地降低多径干扰对测角精度的影响;当算法满足适用条件时,与常规测角算法相比精度提高了一个数量级.     

宽带移动卫星通信低成本组合姿态确定算法

针对现有低成本微机械惯性器件无法满足宽带移动卫星通信系统在机动状态下天线指向精度的问题,提出了微机械惯性测量单元与闭环跟踪信息相结合的姿态确定算法.该算法在航向上引入闭环跟踪的指向偏差角,经PI控制器反向校正航向陀螺的漂移误差,并利用跟踪指向信息的低频分量和陀螺的高频分量估计航向角.在横滚和俯仰上,首先以改进欧拉角作为状态向量,根据陀螺角速率信息和加速度计的重力场信息分别建立状态方程和测量方程;然后依据航向角速率和俯仰角偏差对载体运动状态进行判别,并在载体机动下调整方差矩阵以依赖陀螺进行姿态估计,克服机动加速度的扰动.实验结果表明,该算法与自适应卡尔曼滤波器相比,在载体机动状态下精度更高,其航向估计精度在±0.8°,倾角在±0.5°内,满足动中通姿态稳定精度要求.     

双喷嘴挡板电液伺服阀力矩马达电磁特性研究

针对双喷嘴挡板电液伺服阀力矩马达电磁特性对衔铁受力响应影响问题,采用有限元技术,利用CST软件建立了力矩马达电磁特性仿真模型.设置不同线圈匝数和不同磁流体层厚度等边界条件,分别研究了力矩马达在基本结构组件条件下和对力矩马达内加入磁流体条件下的电磁特性.结果表明:在相同电流条件下在力矩马达内引入磁流体或增大线圈匝数都可增大衔铁所受电磁力,提高力矩马达电磁性能.     

基于非线性滤波的捷联惯导系统罗经法对准改进算法

为提高捷联惯导系统初始对准的快速性和精确性,根据传统的平台惯导系统罗经法对准原理,提出包括水平对准和方位对准的捷联式罗经对准算法.给出了导航坐标系下加速度和角速率的修正值,经过姿态矩阵的转换对载体坐标系下的惯性测量组件输出值进行修正补偿.对不同初始姿态角误差和不同初始航向角的仿真表明,初始航向角的改变对系统影响较大,特别在大方位失准角情况下.采用UKF算法对非线性模型滤波的仿真结果显示,最大航向角误差从15′降至6′,证明将罗经法和UKF滤波方法相结合进行捷联系统初始对准是可行有效的.