力平衡模式下半球谐振陀螺数字控制回路设计

由于半球谐振陀螺(HRG)特殊的工作原理、制作工艺及装配误差对陀螺精度和性能的影响,需控制电路对其进行修正和补偿,现有半球谐振陀螺控制电路对陀螺的精度提高有限,仅达0.07(°)/h。该文主要阐述了半球谐振陀螺在力平衡模式下的工作原理,对半球谐振陀螺的误差进行了分析,介绍了比例、积分、微分(PID)控制算法,并对所设计的数字控制回路进行分析。试验结果表明,采用该数字控制回路设计方案能有效改善半球谐振陀螺性能,与已有控制电路比,陀螺精度可达0.005(°)/h,更好地满足了其应用于航空领域的精度要求。     

潜艇水下微弱升降运动检测方法研究

检测水下载体的微弱升降运动信号是解决潜艇或水下航行器(UV)水下定深度悬停这一难题的关键。该文提出了一种新颖的检测方法,实现对水下载体微弱升降运动信息的检测。利用卡尔曼滤波技术,将惯性测量单元(IMU)信息和平台罗经、深度计等外部辅助信息进行融合,最终检测出水下载体的微弱升降运动信号。且还设计了基于微机械惯性测量单元(MEMS IMU),数字信号处理(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的验证样机。验证实验结果表明该文提出的检测方法是有效的。     

无人机中磁航向自修正应用

以无人机组合导航系统为研究背景,针对磁传感器的误差校准方法,以及校准后磁航向误差进行研究。通过分析磁传感器误差来源,给出水平面内椭圆直接拟合模型。考虑磁传感器修正后的磁航向与GPS航迹角之间存在一定误差,建立航向误差角与磁航向之间的学习函数,从而辅助在GPS丢失情况下,采用学习后的磁航向来辅助无人机导航。飞行实验结果表明,利用该文采用的椭圆模型以及自学习函数,能够提高磁航向精度,从而可以辅助无人机在GPS丢失情况下航向解算。     

高灵敏度QVBA限位结构设计研究

石英振梁加速度计(QVBA)具有检测精度高、准数字输出的特点,灵敏度是影响其性能的一个重要指标参数。针对现有石英振梁加速度计灵敏度低的问题,设计了一种高灵敏度石英振梁加速度计。它采用在石英摆片上下位置施加一对限位片,既可对石英摆片的最大位移量进行限制以提高器件的抗冲击性能,又可增加石英摆片振动过程中的阻尼力以提高器件的抗振动性能,降低了加速度计一阶模态谐振频率的限制条件,有效提高了加速度计的灵敏度。最后依据加速度计的结构特点设计出了相应的工艺制作方案,并加工出了差分结构的加速度计样机,经测试其灵敏度为65.74Hz/g,10min零位稳定性为15.8μg。     

基于主从惯导技术的航姿系统研究

为了解决目前越来越多的载体需要多个部位姿态的测试问题,研发一种低成本、小体积的系统,其以低精度惯性测量单元为基础,利用已有主惯导传递的信息为观测量,通过卡尔曼滤波算法修正纯惯性情况下姿态发散问题,提高系统测量精度,满足使用要求。该系统以零位漂移100(°)/h的石英微机械陀螺仪和偏置稳定性1×10-4 g的石英挠性加速度计为惯性测量器件,配以高速导航计算机,通过融合主惯导信息,达到了系统俯仰角及横滚角小于0.1°的精度。目前该系统已在相关项目上得到验证,满足使用要求。