陀螺故障振动诊断系统

本文首先分析了陀螺系统的主要振源以及系统在谐和激励下的特征值，然后介绍了陀螺故障振动诊断系统的设计思想，指标与功能，最后给出了该系统在稳象陀螺仪的振动诊断的实际应用。该项目的研究获得部级科技进步三等奖。     

振动轮式微机械陀螺仪中滑膜阻尼机理的研究

对空气阻尼进行定性和定量分析是MEMS器件设计中非常重要的一个步骤，直接影响MEMS器件的动态性能。研究了第三个区域中振动轮式微机械陀螺仪的滑膜阻尼，提出了滑膜阻尼模型，分析了滑膜阻尼的动态性能，包括速度分布、阻尼机制以及由此产生的能量损耗。根据滑膜阻尼分析结果，给出了品质因数的计算公式。试验表明，空气条件下振动轮式微机械陀螺仪品质因数的测试结果与理论值的误差约为16%。研究结果为振动轮式微机械陀螺仪结构设计中定量分析空气阻尼提供了理论依据。     

微型梳状线振动陀螺仪的特性研究

硅微陀螺仪是微机电系统研究的一个重要内容，由于其体积小（达到微米级别），许多在传统陀螺仪中忽略掉的干扰条件要重新进行评估。其中，温度对其性能的影响很大。本文通过分析温度对梳状线振动陀螺仪的影响，推出了检测轴输出幅值和相位与温度的关系。提出一种利用输出相位作为温度补差的新方法，经温度实验验证了这种方法的可行性，此方法为提高微型梳状线振动陀螺仪的性能提供了一种新的途径。     

悬臂梁陀螺仪机械性能优化及系统实现

为了提高悬臂梁振动陀螺仪在惯性测量系统中的测量精度,改进了悬臂梁振动陀螺仪的敏感结构,开发了基于该陀螺仪的测量系统,研究了改进悬臂梁陀螺仪的结构特性、温度特性、零位漂移和线性度.首先,根据悬臂梁振动陀螺仪的工作原理分析了影响其测量精度的原因.针对原有悬臂梁振动陀螺仪压电片耦合结构的不足提出了一种新的压电片耦合结构.接着,结合50、60、100mm悬臂梁和ANSYS软件对改进结构进行了建模仿真,证明了新结构的工程可行性.最后,基于改进结构制作了陀螺仪样机,并进行了相关的测试实验.仿真实验和样机实验表明,改进后的陀螺仪灵敏度平均提高了8.73％,25℃时的零位漂移平均下降了30.5％,温度漂移平均降低了10％,证明了新结构陀螺仪在工程应用中的可行性.     

一种单晶硅振动环陀螺仪的设计与制作

介绍了振动环式陀螺仪的基本工作原理,分析了传统的振动环式陀螺仪所存在的缺陷.并针对这些问题,设计和制作了一种单晶硅式振动环陀螺仪.该陀螺仪采用硅玻璃键合工艺制作,利用振动环作为敏感元件,选取静电激励、电容检测的工作方式.设计陀螺仪的工作频率高于15 kHz,以降低了环境对陀螺仪性能的影响.陀螺仪的制作方法简单,只需要2块掩模板,便于批量化生产.     

MEMS音叉式振动陀螺仪的动态特性研究

MEMS陀螺仪是MEMS惯性测量组合单元中的重要组成部分,其精度的高低直接影响到整个组合单元的输出精度.本文介绍了MEMS音叉式振动陀螺仪的结构特点及工作机理,主要建立了其误差模型,对原理性误差进行了定性分析,给出了影响其精度的主要干扰源,并提出了误差补偿的方法.     

利用MEMS综合微加工方法实现的非全硅微陀螺技术

本文的主要内容包括(1)简要介绍了硅微型陀螺仪的分类及其基本工作原理,包括硅微型梳状线振动驱动式陀螺仪、振动轮式微机械陀螺仪、硅微型框架驱动式陀螺仪.(2)详细介绍了以微陀螺为核心的微型惯性测量系统的组成,在应用中的关键技术,主要问题及解决途径,并展望了微型惯性测量系统的发展前景.(3)提出了利用MEMS综合微加工方法实现的非全硅微陀螺技术.     

单晶硅振动环陀螺仪的制作

为了简化电容式振动环陀螺仪的制作方法,进一步提高成品率,提出了一种结合反应离子深刻蚀(DRIE)与阳极键合的陀螺仪制备方法。分析了振动环陀螺的工作原理,指出了传统工艺存在的缺陷;对该制作方法所采用的工艺流程进行了详细设计,分析了不同工艺参数对陀螺仪性能的影响,并依据分析和实验结果改进了工艺流程和参数。最后,采用该方法制作了振动环式微机械陀螺仪并进行了测试。实验结果表明,采用该方法能成功制作电容间隙为3μm、厚度为80μm的振动环式陀螺仪微结构。与传统的制作方法相比,工艺流程大为简化,掩模板数量从7块减少到2块,满足器件性能可靠、工艺简单、成品率高的要求。     

基于TMS320F2812的硅微振动陀螺仪的驱动研究

本文介绍了一种采用DSP技术实现的硅微振动陀螺仪．分析了利用TMS320F2812的PWM端口产生的脉宽调制波来实现D／A转换的工作原理．并且基于这种工作原理来产生正弦波实现对硅微陀螺的驱动，并给出了对应的硬件电路和C语言源程序。     

应用于柔性长臂架的多传感器振动测量系统

为了解决柔性长臂架容易产生振动,从而导致机械施工效率低下的问题,文中提出了一种能够实时测量臂架振动的多传感器系统和方法,并能有效应用于臂架抑振控制。文中介绍了该套系统的总体结构和硬件框架,详细阐述了振动测量多传感系统的组成,提出了适用于该系统的用于消除陀螺仪零点漂移的卡尔曼滤波方法,针对于振动测量容易产生累计误差的问题,提出了一种用于得到末端实时角度变化的多传感器融合方法,并推导出了适用于柔性长臂架的振动模型以及用于数据平滑的方法。通过实验可以发现,采用卡尔曼滤波之后,能大大消除陀螺仪噪声信号,与文中提出的多传感融合方法结合能准确测量到臂架末端振动。     

振弦式陀螺频率检测结构设计与振动分析

针对微陀螺高精度和微型化的发展趋势,依据振弦式陀螺的工作原理建立了振弦式陀螺频率检测数学模型;应用ANSYS软件分析了陀螺检测结构参数影响,优化了振弦式陀螺整体结构并建立了振动响应仿真分析。结果表明振弦式陀螺驱动结构振动响应随着驱动力的增大,驱动响应位移量也随之增大,且驱动力与位移量之间具有很好的线性关系,可以很好地控制振弦式陀螺框架驱动力,优化振弦式陀螺结构尺寸,从而验证了振弦式陀螺电磁驱动与频率检测方案模型的可行性。     

二维观瞄仪稳定平台控制系统设计与仿真

针对二维观瞄仪稳定平台采用由速率陀螺构成的单速度环伺服控制的不足,提出了采用以直流测速机为测量反馈元件构成模拟内环,利用陀螺的“空间测速机”功能组成数字稳定外环的双速度环串级控制结构。设计并实现了速度稳定环的抗摩擦力矩干扰功能和隔离载体扰动功能。建立了系统模型并在Matlab中对控制效果进行了验证。研究结果表明,该方法能够明显减小载体扰动造成的误差,有效地隔离载体扰动,其控制性能良好。     

某无人直升机陀螺减振器设计和试验研究

根据某无人直升机的飞行测量,获得其陀螺安装板的振动水平,对该陀螺减振器的频率和阻尼参数提出要求,设计了两种减振器,通过地面加速试验和试飞,优选设计方案。这种参数测定和试验选型的方法可为其他减振器设计提供借鉴。     

降低动力调谐陀螺输出噪声的方法

视轴Line of sight(LOS)抖动量的大小直接影响到陀螺稳定平台的性能,引起该抖动的主要原因之一是系统中动力调谐陀螺Dynamically tuned gyro(DTG)的输出噪声.通过对动力调谐陀螺输出噪声的分析,选用Kalman滤波方法来降低陀螺的输出噪声.仿真实验表明,所采用的方法可降低噪声4.7dB,滤波是合理有效的.     

基于旋转稳定和尾翼稳定的弹丸飞行稳定性研究

在弹丸飞行稳定性准则的基础上,阐述了弹丸飞行稳定性的条件,并着重讨论陀螺稳定因子、动态稳定因子以及瞬间扰动对弹丸稳定性的影响.通过对摆动理论和旋转理论的分析研究,给出旋转弹和尾翼弹丸稳定性条件.研究表明：要同时满足陀螺稳定性和追随稳定性两个要求比较困难,有时甚至是矛盾的,这时需要采用合理的膛线缠度来保证.     

基于仿真的航测相机伺服系统设计

为了得到高精度的航测相机伺服系统。为实际系统实现提供理论依据。对该伺服系统进行基于仿真的设计。首先对控制对象直流力矩电机进行了建模,然后完成整个伺服系统框架的搭建,采用多种控制策略完成电流环,速度环,位置环的校正设计。并针对陀螺稳定回路中引入的飞机姿态的变化加入了前馈控制补偿。最后通过系统仿真,得到了较好的动静态性能。     

一种小型无人直升机姿态陀螺减振平台设计及试飞验证

介绍了起飞重量为120 kg的小型无人直升机总体结构布局,简述了该飞机自动驾驶系统的工作原理,提出了要采用自动驾驶的核心感应器——姿态陀螺。对飞机进行空中振动环境测试,得到飞机悬停、前飞状态下局部部位幅频特性,为陀螺的减振平台提供设计依据。本文着重论述了减振平台设计方法,重点在平台的关键部件减振器研制;通过理论分析和实验研究,研制出了一个内腔为硅油、外部为橡胶囊,重量轻、阻尼大、结构新颖减振器。飞机经过大量飞行实验,验证了研制的陀螺减振平台性能良好,解决了陀螺共振翻倒,输出假信号难题,为无人直升机进行自驾飞行提供保证。本文为相关的陀螺减振平台提供工程设计依据。     

机床切削振动的一个诊断实例

机床振动是一个比较复杂的问题，往往很难解决。生产实际中遇到了振动现象，我们用频谱分析仪测出切削时的共振频率，通过计算得出传动链中各轴和轮的旋转频率，将二者进行比较，找出振源，解决了问题。     

刚度对转子系统随机响应的影响

为了建立系统力学模型与随机运动微分方程,分析系统刚度对随机响应的影响,应用虚拟激励法,通过计算机数值模拟,结合随机响应功率谱密度函数,分析考虑机匣弹性、陀螺力矩并同时考虑机匣与定子间的弹性联接的复杂悬臂双盘转子系统在多参数耦合随机激励 轴承回转随机动力激励、转子不平衡随机激励和地面随机地震激励下的随机响应,讨论系统刚度变化对随机响应的影响。结果表明,水平方向地震时随机响应相对比较强烈,悬臂端圆盘振动最为强烈,机匣刚度、机匣联接刚度和轴承刚度对随机响应影响较大,提高系统刚度对降低随机响应有利。