制导用液浮磁悬浮摆式加速度计的研究

火箭等宇宙飞行器的导航、制导系统用惯性传感器(陀螺、加速度计),要求具有很高的精度。航空宇宙技术研究所,过去对惯导用液浮惯性传感器的高精度化进行了大量研究工作。研究试制了液浮单自由度大速率积分陀螺及液浮摆式加速度计。为了提高性能,这些惯性传感器都是将常平架浮在与比重相等的浮油中,以便减轻轴承上的负荷。而且输出轴承是采用宝石轴承,可以减少绕输出轴的有害力矩。不过,这种轴承在宝石与尖轴之间不可避免的有松动和微小的接触摩擦。这就是妨碍传感器高精度化的重要原因之一。因此,为了将这些惯性传感器的输出轴改为电磁非接触悬浮,曾对自控型(交流谐振型)八极磁轴承方式进行了理论和实验研究,并取得了必要的设计资料。     

液浮摆式力平衡加速度计的研究

测量宇宙飞行器(火箭等)的加速度,进行导航和制导时,必须有测量范围宽的伺服加速度计。根据用途,特别在要求精度很高的情况下,一般希望测量范围在±10g、分辨力为1×10~(-6)g。伺服加速度计(摆式),根据其摆的支承方法不同可分为液浮摆式加速度计和挠性支承加速度计两种类型。利用挠性支承方式,在摆的运动方向(输入轴方向)要求挠杆的刚度非常小的同时,在输入轴以外的各向则要求挠杆的刚性非常大。所以在设计和制造挠杆时,需要很高的技术,另方面,液浮摆式加速度计,由于摆的回转轴用尖轴和宝石轴承支承,在原理上不存在妨碍摆运动的弹性效应,而且浮力还可以减轻轴承的摩擦。尤其     

捷联式惯性测量装置用加速度计的试制及其性能

作为研究人造卫星运载火箭惯导系统的一部分,试制了捷联式惯性测量装置用加速度计,用于惯导系统实时模拟综合评价实验,本加速度计与以前试制的液浮磁悬浮摆式加速度计是同一类型,属于单自由度力矩平衡式液浮磁悬浮摆式加速度计。它既具有火箭惯导控制所必须的基本性能(分辨率为7×10~(-7)G,非线性误差系数为1.06×10~(-4)G/G~2,稳定性为±1.3×10~(-5)G),同时又可以利用其内部设置的指令力矩器产生模拟加速度输入。本报告将介绍惯性测量装置用加速度计的主要性能及模拟加速度输入输出的特性试验及其结果。     

前言

本文集选登了几篇关于惯导系统及惯性器件方面的论文,主要是介绍美国、德国以及日本等几个国家的有关捷联式惯导系统方面的技术报告,实验总结。其中,“用于战术导弹的半捷联式惯导平台”一文,是西德一九八四年“陀螺会议录”中的一篇文章,该系统属于半捷联式惯导系统,文章中所介绍的系统的减震装置,对于我们研制半捷联式惯导系统的方位平台系统来说,有一定的启示,很有参考价值。“捷联式惯导系统飞行中传递对准时的伪偏置检测”一文,是以色列飞机公司的一篇实验总结报告,作者通过反复模拟、实验等手段,对捷联式惯导系统在传递校准过程中所出现的伪加速度等现象进行了理论上的探讨与分析。“动力调谐干式陀螺的互无干涉控制方法”和“挠性摆式加速度计的研究”以及“改善二阶控制系统特性     

自控型八极磁力轴承系列的理论分析——导航系统中浮动型惯性敏感元件用磁力轴承系列的研究

1.前言为了提高火箭等的导航精度,惯性敏感元件(积分陀螺、导航用加速度表等)的高精度化是很必要的。以往,在液浮式一自由度广角积分陀螺及液浮振子型加速度计的高精度化研究中,进行了敏感元件的数字零位控制方式等的研究。为了使这些惯性敏感元件取得高分辨率和高精度,是将常平架漂浮在密度均匀的油中,而且在输出轴承上采用工作精度高的宝石-尖轴承。不过,这种宝石-尖轴承不论说它有怎样高的精度,但在宝石与尖轴之间必然会发生摇     

反舰导弹速率捷联惯导控制系统方案

介绍了用两个挠性陀螺和两个挠性加速度计构成的速率捷联惯导系统的基本原理,以及将速率捷联惯导系统应用于反舰导弹的控制系统方案。进行了稳定回路和自动导引系统的设计。在参考自动驾驶仪控制方案的基础上,给出了稳定回路的控制规律和自动导引系统的导引规律,并说明了用计算机实现前置比例导引规律的方法。     

挠性陀螺

挠性陀螺是中等精度、低成本惯导系统的理想元件。它是六十年代初迅速发展起来的一种新型的二自由度干式自由转子陀螺仪。它和普通的框架式陀螺一样,都是利用转子高速旋转产生陀螺效应来工作的,只是转子的支承方式不同。挠性陀螺采用独特的弹性支承方式,而不用普通陀螺的平衡环框架和轴承,它通过内外扭杆和平衡环形成的弹性支承系统将转子     

导弹用捷联惯导系统加速度计零偏误差校准方案研究

分析了加速度计误差对惯导系统精度的影响,并根据方位机动能够提高捷联惯导系统加速度计零偏误差的可观性原理,对准确估计加速度计零偏误差所需的方位角变化量进行了大量的分析和仿真,得出了适用于捷联惯导系统的加速度计零偏误差校准方案.该方案不需拆弹、不需使用转台,即可对加速度计零偏误差进行校准,有助于缓解目前捷联惯导系统长期稳定性与延长惯导系统不标定使用年限的实际需求之间的矛盾,具有重要的工程意义.本文还介绍了具体的工程实现方案,并对仿真和试验结果进行了介绍和分析,给出了仿真和试验曲线.     

无陀螺的GFSINS/GPS组合导航新方法研究

设计了一种可行的加速度计配置方式以构成无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)，并将GFSINS与GPS构成组合导航系统，提出了组合导航系统的实现方案和组合算法。实验仿真结果表明，与无陀螺捷联惯导系统相比．该组合导航系统的精度和容错性能显著提高。     

导弹用捷联惯导系统加速度计零偏误差校准方案研究

分析了加速度计误差对惯导系统精度的影响，并根据方位机动能够提高捷联惯导系统加速度计零偏误差的可观性原理，对准确估计加速度计零偏误差所需的方位角变化量进行了大量的分析和仿真，得出了适用干捷联惯导系统的加速度计零偏误差校准方案。该方案不需拆弹、不需使用转台，即可对加速度计零偏误差进行校准，有助于缓解目前捷联惯导系统长期稳定性与延长惯导系统不标定使用年限的实际需求之间的矛盾，具有重要的工程意义。本文还介绍了具体的工程实现方案，并对仿真和试验结果进行了介绍和分析，给出了仿真和试验曲线。     

捷联式惯导系统飞行中传递对准时的伪偏置检测

本文描述了捷联式惯导系统飞行中传递对准时发现的一种现象。这种现象在以前的文献中从未见报导,它就是传递对准中使用的卡尔曼滤波器产生的伪纵向加速度计偏置估计。本文指出了这种现象的起因并进行了理论分析。从分析中明显看出,这种伪纵向加速度计偏置估计的现象只在捷联式惯导系统中发生而不会发生在平台式惯导系统中。作了真实协方差模拟,它证实了所作的分析,并对伪偏置发生机理有了更进一步理解。消除了现象发生原因,就消除了伪偏置估计,这就最后证实了所作的解释是正确的。     

石英振梁加速度计的小波神经网络温度补偿研究

捷联惯导系统中使用的石英振梁加速度计随温度输出漂移比较显著,通过理论分析和试验研究了其静态定点温度特性,提出了在处理受温度影响的加速度计数据时建立基于梯度下降学习算法的小波神经网络模型,并对其进行补偿。通过惯导系统初始对准实验结果表明,该方法与传统的最小二乘法相比,小波神经网络的非线性逼近能力更强,曲线拟合精度更高,能有效补偿加速度计的温度漂移,降低惯导系统初始对准后的姿态解算误差。     

冗余度系统与可靠性的研究

在捷联式惯导系统中一般采用最少的器件实现惯性制导(陀螺和加速度计各三个),如果其中某一个器件发生故障,系统就失控,所以说可靠性并不是很高的。为提高捷联惯导系统的可靠性,可考虑提高器件本身的可靠性及构成多余度系统,从而增加故障的容许量的两种方式。本文将探讨以冗余度系统来提高系统的可靠性。设为提高可靠性使陀螺的输入轴非直线相交,及为减小制导误差陀螺对直交三轴的影响最小为基本条件,决定最佳配置方案。而冗余度系统是考虑了陀螺故障因素的一种设计方法,     

捷联惯导传感器系统的评价程序

火箭上所装备的陀螺及加速度计,是测量飞行中火箭姿态的最基本的检测器。特別是在纯惯性制导系统的自检场合,它们作为检测器的主要组件,其性能的好坏将对整个制导系统的精度有重大影响。所以在进行惯性制导系统的研究试制中,对这些传感器系统的各种特性,如力矩反馈增益的大小,反馈系统响应时间的迟滞及各种误差的影响等,必须有进行详细评价的系统。本报告就是介绍对火箭等惯性制导系统中捷联方式用的大速率积分陀螺,挠性摆式加速度计等惯导传感器系统的各种特性进行评价而试制的模拟系统。对应不同任务的惯     

捷联式惯导系统及应用软件

1 前言惯性导航系统,通常由检测飞行体旋转、漂移的陀螺和加速度计及弹上计算机组成。这些部件都能够独立工作,因此不需要像无线电制导所需要的地面指挥系统。除了具有成本低及易于维修等优点外,还具有随程序变化而改变其使命的优点。为了发挥捷联式惯导系统的高精度制导性能,必须研制出具有高精度、高可靠性的传感器元件和小型化、高可靠性、低耗电并具有高速处理功能的弹上计算机及应用软件。所谓捷联式惯导系统,就是在飞行体的直交三轴上配置陀螺和加速度计,直接检测出各     

永磁轴承磁化方向的研究

采用等效磁荷理论，对永磁轴承的磁化方向进行了研究，证明了在磁轴承几何参数相同的情况下，磁体径向磁化或轴向磁化对轴承承载力和刚度没有影响。这使得磁轴承的理论研究和制造技术得到了简化。     

激光捷联惯导系统线振动基座下误差参数辨识仿真

本文对振动基座和静态基座下激光陀螺捷联惯导系统对准过程进行了仿真。主要对比了两种情况下激光陀螺漂移误差和加速度计偏置误差的收敛速度和收敛精度。结果表明,同静态二位置情况相比,振动环境下,系统可观测程度有明显改善,加速度计偏置收敛速度提高近一倍,陀螺漂移收敛速度也有提高,并且振动环境下的仿真更接近惯导系统工作状态,具有较强的实用价值。     

纵向振动对捷联惯导误差影响半解析表达式研究

针对实际动态工况条件下捷联惯导输出与静态条件下输出存在一定误差的问题,在仅考虑纵向振动的条件下,将飞行器仪器舱内的惯导系统等效为杆与阻尼弹簧振子的组合系统,利用复模态分析方法使方程解耦,并推导了动态扰动环境中惯导加速度响应的半解析表达式,给出了实际敏感加速度的包络范围,指出捷联惯导加速度计敏感值变为围绕真实值分布的随机变量是动态环境条件下产生加速度误差的根本原因之一.     

基于PCI04总线的加速度计数据采集系统设计与实现

加速度计是捷联惯导系统的核心部件,由于捷联惯导系统恶劣的工作环境,通常以I/F转换或A/D采样方案设计的加速度计数据采集系统在测试中均有局限性,因此基于PCI04总线提出I/F和A/D相结合的方法,设计了高精度加速度计数据采集系统,该系统同时具有I/F和A/D方案的优点.从参数标定中可以看出,无论是精度、实时性、可靠性,还是动态测试范围都得到了极大的改善,其中测量精度远高于10-5g.     

基于PC104总线的加速度计数据采集系统设计与实现

加速度计是捷联惯导系统的核心部件,由于捷联惯导系统恶劣的工作环境,通常以I/F转换或A/D采样方案设计的加速度计数据采集系统在测试中均有局限性,因此基于PCI04总线提出I/F和A/D相结合的方法,设计了高精度加速度计数据采集系统,该系统同时具有I/F和A/D方案的优点.从参数标定中可以看出,无论是精度、实时性、可靠性,还是动态测试范围都得到了极大的改善,其中测量精度远高于10-5g.