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     

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     

全液浮惯性基准球性能分析

全液浮惯性基准球具有全姿态、自对准、高精度等优越性能,用于战略导弹的惯性基准可大大提高导弹的发射机动性能和打击精确度。文章对惯性基准球的性能进行了分析,剖析了为达到这些性能所采用的关键技术,对我国战略导弹惯性基准的研究和改进具有一定的借鉴作用。     

惯性仪表的磁悬浮技术

磁悬浮技术是提高惯性仪表精度最有效的措施之一,目前这一技术在国外已得到了广泛的应用。一般的惯性仪表,由于其浮子轴靠宝石轴承定位,因而无法避免固体接触引起的干扰力矩,而且这个力矩是不确定的。另外,由于宝石轴承有问隙,浮子工作位置不确定,会发生缓慢的位置变化,引起缓慢变化的干扰力矩,并影响传感器输出信号的变化。为解决这一问     

惯性仪表的精密温控技术

精密温控技术是提高惯性仪表精度,并使之保持稳定的重要措施之一,利用这一技术可有效地改进惯性仪表的热设计。下面对国外惯性仪表的精密温控情况作一简单的介绍。一、液浮陀螺液浮陀螺仪浮液的温度高低对仪表精度有直接的影响。温度下降,浮液的浮力增大,浮     

模拟力矩平衡液浮摆式加速度计的研究

对宇航飞行器的制导控制,必须有分辨率高,测量范围大,线性度及动、静特性优越的高精度加速度计。为此我们对用交流伺服放大器控制零位平衡的液浮摆式加速度计进行了研究试制。第一次试制,是以取得解决液浮摆式加速度计试制中的技术问题和以后提高其性能所需要的资料为目的,应用了过去试制液浮单自由度大速率积分陀螺的成果,用摆代替陀螺转子安装在常平架内,这就是试制的所谓液浮摆式加速度计的原型。试制结果良好,达到了第一次试制所要求的±4g的测量范围,分辨率为1×10~(-3)g,而且取得了以后进行试制的资料。     

用自由陀螺提高跟踪装置的精度

1.前言为了进行高精度跟踪,运动物体上所装备的跟踪装置,必须排除干扰,稳定跟踪轴。作为稳定跟踪轴的方法,可以考虑如下三种方案。(1)稳定载体的姿态,以稳定后的载体轴为基准,用载体轴与跟踪轴的误差信号来稳定跟踪轴。(2)在跟踪轴上安装惯性传感器,用惯性基准与跟踪轴的误差信号来稳定跟踪轴。(3)在二自由度或三自由度陀螺上安装跟踪系统,利用陀螺转子的陀螺惯性来稳定跟踪轴(陀螺架方式)。在上述方案中,(1)在飞机上、(2)在比较大的跟踪装置上广泛使用。     

科学有效载荷运载器的数字姿态控制系统

数字姿态控制系统已用来控制探测火箭有效载荷的姿态。数字姿态控制系统包括:三轴单框架惯性平台,通用数字计算机,电池,活门驱动器,以及与优质导引敏感器(如星光跟踪器和太阳探测器)相连接的系统输入/输出电子设备。数字姿态控制系统安装在有效载荷舱内,利用反作用控制系统,就可完成全部机动控制。这种机动可用数字计算机模拟和编程序。用惯性平台作为系统误差敏感元件,数字姿态控制系统在典型的探测火箭发射环境下,将使有效载荷定向在所要求的惯性姿态的±20弧分内。按惯性指向方式,在惯性运动期间,数字姿态控制系统的漂移率每分钟小于2弧分。当导引敏感器和数字姿态控制系统一起使用时,有效载荷的绝对惯性姿态,如导引敏感器测得的那样,将被控制在±1弧分范围内。在工作期间,数字姿态控制系统极限周值将小于±5弧分。     

多轴承支撑轴系的轴承工作游隙优化研究

根据弹性力学薄壁圆环理论,在充分考虑轴承运转中工作游隙影响因素的基础上,建立轴承内外圈与轴和轴承座过盈配合的计算模型,并考虑轴承工作游隙受到轴承运转过程中内外圈温差膨胀的影响,推导得到过盈配合对轴承工作游隙影响量的计算方法.通过算例表明,多轴承支撑轴系结构中,通过优化各轴承工作游隙,实现轴承的等寿命设计是可行的,并可以工程图的形式用于产品设计中.     

陀螺仪的发展动向

陀螺仪是飞行体姿态控制系统最重要的惯性敏感元件,其性能指标直接影响导航—姿态控制的精度。从1908年舒勒(Schular)开始研制陀螺盘并作为测量仪表开始应用,至1942年惯性制导系统的初次成功,陀螺仪发展到目前已经有七十多年的历史了。但是在陀螺仪研制初期的一段时期内,由于精度、稳定性等方面的原因,很难完成导航任务。很显然,要满足惯导系统对陀螺仪的高精度、大工作范围,小工作角度的要求,仅仅靠一般     

图像处理测量静压流体轴承涡流力矩

涡流力矩是影响静压气浮、液浮惯性仪表精度的重要因素,传统工艺在对涡流力矩的测量中往往采用力平衡的原理接触测量,这种测量方法的测量灵敏度低,测量精度不高.提出了一种全新的采用图像处理原理的非接触式测量方法,提高了测量的精度和灵敏度.     

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。     

应用于动力调谐陀螺仪的磁力轴承的设计

针对传统动力调谐陀螺仪中的轴承的问题,采用磁悬浮轴承。根据目前动力调谐陀螺仪的结构,设计了磁悬浮轴承,为提高动力调谐陀螺仪精度和寿命提供了一条新的思路。     

静压止推气浮轴承动特性的微扰动法研究

为了实现对静压气浮轴承的动特性进行研究,提出并设计了一种具有可变截面积均压槽的静压气浮轴承,结合气浮轴承的力学振动模型采用微扰动法建立了气浮轴承动态控制方程,运用有限差分法对气浮轴承动态控制方程进行了数值求解,得到了气浮轴承的动态刚度和阻尼。计算结果表明：当振动较小时静压止推气浮轴承的动态刚度值与静态刚度值相当,在气膜间隙为5.5 μm左右时,气浮轴承的动、静刚度均达到最佳值;在同一供气压力下,随着气浮轴承气膜间隙的增大,其动阻尼呈非线性减小,气膜间隙对气浮轴承动阻尼系数的影响较大。     

基于过机械应力导致液浮陀螺零位跳变的故障分析

在液浮陀螺惯性测量单元测试过程中,出现液浮陀螺随位置翻转跳数现象,对该现象进行了分析排查,认定陀螺自身存在故障,理论分析认为故障现象是由于氟油中存在多余物造成的。对陀螺分解后,发现故障原因是宝石垫出现的不规则裂纹,这是一种非典型故障,对该故障机理以及造成该机械损伤的原因进行了深入分析,认为液浮惯性测量单元使用过程中受到的冲击积累是造成宝石垫机械损伤的主要因素,液浮陀螺的使用应尽量避免较大量级的冲击。     

干式调谐陀螺中的飞轮速度诱导误差

一、引言近年来,干式调谐陀螺已经作为角运动惯性元件广泛地应用。这种陀螺具有一种其它机械陀螺不曾具有的特性,即没有支撑进动轴的轴承,因而,不存在由轴承摩擦力所造成的漂移。另外,它们可以敏     

液体动力陀螺仪快速启动系统稳定性分析

液体动力陀螺仪是远程简易控制火箭姿态控制系统的关键敏感元件。文中给出了一种新的电磁控制方案,在火箭弹发射准备阶段,使陀螺轴快速趋近于弹轴并对其进行跟踪。借助液体动力陀螺仪的信号检测线圈给出陀螺惯性轴相对于弹轴的离轴角信号,经适当变换后送至电锁控制线圈,即可产生电磁控制力矩,促使陀螺轴向降低离轴角的方向进动,从而使发射后陀螺仪能正确感受弹轴的方向变化。导出了控制系统的理论模型,并使用李亚普诺夫直接法研究了系统的稳定性,给出了控制系统的稳定条件;同时就弹轴摆动对陀螺惯性轴的影响进行了仿真研究,仿真结果验证了算法的有效性。     

基于虚拟仪器的轴承外径测量系统

基于虚拟仪器技术的在线轴承外径视觉测量系统,被测轴承由机械工作平台送至光源,利用低分辨率面阵CCD对轴承外径粗定位.再用步进电动机驱动高分辨率线阵CCD实现轴承外径图像扫描,通过高精度光栅传感器对线阵CCD采集行位置同步计量.通过数字处理得到外径数值,并与预置标准尺寸比较,判断其是否合格.轴承外径的图像预处理及其边缘提取,通过调用IMAQ Vision和LabVIEW相关函数实现.     

使用最新惯性敏感元件的微型惯性测量装置

介绍一种使用正在发展的两种最新惯性敏感元件——微型光学陀螺和微型硅加速度计——组成的微型惯性测量装置,并简要介绍其性能。