无人机惯导减振系统设计及其支架拓扑优化

支架作为惯导减振系统的重要组成部分,其动态特性对惯导减振系统的影响不可忽视。以某型号无人机惯导减振系统为例,根据其动态特性要求,对该系统的减振器参数进行了设计与工艺匹配;其次,基于变密度法对支架进行了拓扑优化,质量减少了19.9%,系统的一阶固有频率由57.09 Hz提高到58.76 Hz。最后,分别进行了惯导减振系统线振动和角振动实验,实验结果表明:优化后惯导减振系统的谐振频率为55 Hz,最大加速度传递率为2.2,-3 d B带宽在30~40 Hz范围内,相位滞后在5.16°~9.17°内,均满足设计要求。说明该惯导减振系统的设计及其支架拓扑优化方法是有效的。     

开放型惯组综合测试系统

针对现阶段测试惯导组件的测试系统现状进行分析,为满足不同惯导产品的测试要求,运用C#语言设计了一种开放型的惯组综合测试系统。该系统可以根据不同惯导组件的测试要求,在Excel中设置不同的协议参数、测试流程,实现对8个惯导组件进行测试的目的。上位机程序对接收到的串口数据进行实时处理、保存和显示。该设计解决了惯组测试系统单一的问题,提高了产品测试效率。     

基于CATIA三轴转台模态分析

提出了应用于惯导设备测试用三轴转台,整机采用U-O-O结构。通过CATIA建模仿真软件建立起其仿真模型,并对三轴转台运动过程进行了振动分析。通过分析,得出该型三轴转台运行平稳性、可靠性,具有较大的实用价值。     

双轴陀螺测试转台回转误差测量方法研究

回转误差是伺服转台的主要性能指标之一,对导航系统漂移误差的补偿起着重要作用。为提高惯导系统的导航精度,针对惯性器件的性能测试,对某型双轴陀螺测试转台回转误差的测量方法进行了研究设计。介绍了双轴陀螺测试转台的工作原理和系统误差,重点研究了其回转误差测量原理,并以该测试转台为对象,对其回转误差进行具体测量,从而实现对双轴陀螺测试转台的检验。     

基于多体系统理论的三轴转台几何误差建模以及灵敏度分析

三轴转台用于惯导设备的测试,工作精度是其关键性能指标之一,为提高三轴转台标定的工作精度要求,分析了三轴转台各项误差项对其精度的影响程度。基于多体系统理论以及坐标系变换理论,结合三轴转台的运动特点以及拓扑结构图,建立了三轴转台误差传递的数学模型。在此基础上,利用函数全微分理论提出了三轴转台误差灵敏度的分析方法,建立了三轴转台误差灵敏度分析模型,通过软件计算分析,得到了影响三轴转台精度的关键性误差源,为三轴转台的误差设计以及误差分配奠定了理论基础。     

激光捷联惯导便携式测试设备设计及实现

针对激光捷联惯导提出了便携式测试设备的研制方案。基于易携带、智能化、高可靠、低成本的原则,通过选用加固型平板电脑,优化的软件人机界面和流程设计,研制成功了激光捷联惯导便携测试设备。通过大量试验和用户的使用,表明该设备能方便迅速地实现在外场条件下惯导功能及性能测试的设计要求。     

基于STK场景的惯导姿态半实物仿真

IN S/G PS组合导航具有精度高、抗干扰性好等优点,在各个领域得到广泛应用。惯导姿态仿真是组合导航的关键环节,针对组合导航的惯导姿态仿真问题,提出一种利用STK软件进行场景建模,根据姿态场景数据控制三轴转台,实现惯导姿态的半实物仿真。实验结果表明,该半实物仿真系统设计合理,基于STK的场景建模具有通用性和可扩展性,转台控制降低了姿态仿真的误差,为组合导航姿态测试提供了良好的平台,具有一定的推广使用价值。     

三轴惯导测试转台的交叉耦合问题及对策

从三轴惯导测试转台的结构入手,分析了三轴惯导测试转台的交叉耦合问题产生原因:当三轴作同时摇摆和速率状态时,系统将存在一种不确定的非线性强耦合,如三轴同时转动时的惯量耦合,三轴处于非正交情况下的框架之间的动态耦合.这些都直接影响到系统的稳定性,从而难以保证系统稳态和动态性能.对于轴系之间的惯量交叉耦合和框架间的动态耦合问题,其实质是系统中的力矩变化对系统的影响,最终反映在执行电机上的就是要求对电机的输出力矩进行补偿设计;根据对问题的分析进而提出了减小交叉耦合的方法:控制系统采用状态观测器和反馈增益矩阵组合在一起,组成输出反馈系统中的动态补偿器的方案.     

MEMS捷联惯导减振系统设计方法研究

为设计出具有良好减振效果的MEMS捷联惯导减振系统,提出一种根据传递函数性质及性能指标要求设计减振系统的方法。首先,根据实际应用环境,完成了对MEMS捷联惯导支架及减振器布置的设计,实现了减振系统解耦设计。接着,进行单方向正弦扫频振动,得到某惯导各惯性器件输出的幅频特性曲线;分析各幅频特性曲线,得到了惯导中各MEMS器件减振目标。最后,拟合了对数坐标下共向加速度计输出的幅频特性曲线,并根据拟合得到的曲线及性能指标要求,完成了减振系统设计。Matlab仿真分析得,减振后惯导输出很好满足了性能指标要求,减小了MEMS陀螺仪输出误差,取得了良好减振效果。仿真结果表明,针对MEMS捷联惯导减振,该方法能在满足性能指标要求的前提下,快速设计出具有良好减振效果的减振系统。     

基于STK场景的惯导数据仿真

为了满足惯性导航和GPS/INS组合导航对性能的测试和算法验证需求,提出一种基于STK场景模型下的惯导数据仿真方法,用于生成运载体运动过程中的惯导量测值,通过数学仿真的方法,运用MATLAB分析运载体的特点。实验结果表明该方法能生成有效的惯导仿真数据。     

基于碳纤维框架天基目标探测二维跟踪转台结构优化

为满足某星载太阳辐照度光谱仪对太阳的跟踪指向技术要求,设计了一种二维转台系统.本文对该转台进行了结构的拓扑优化设计、有限元仿真及试验验证.首先,通过研究和比较现有的转台方案,确定以基本地平式作为转台的结构形式,选择性能优良的M55J碳纤维复合材料作为转台结构的主要材料,配合TC4镶嵌件来连接部件.根据拓扑优化结果和工程...     

高精密单轴伺服转台结构设计

文中从总体需求出发,设计了一台高精密单轴伺服转台。根据总体技术指标要求,确定转台与安装平台及负载的接口尺寸;通过计算转台承受的负载和实际工况,选择直流力矩电机直接套轴驱动的传动方式;依据光栅测角传感器特点,选择单光栅与2个读数头结合的方式来提高测角精度。采用有限元分析方法完成转台的静力学性能分析和动力学模态分析,得出在仿真条件下转台的应力分布和位移分布情况以及转台前6阶振型和固有频率。结果表明,该型转台满足系统的技术指标要求,设计合理可行。     

双电机驱动的精密伺服转台及控制系统设计

为满足某雷达伺服转台系统高精度、高动静态特性的要求,采取机械消隙和伺服控制算法相结合的方式,设计了一种基于双电机驱动的精密伺服转台及控制系统。首先根据该型雷达伺服转台的指标要求,详细论述了伺服转台及控制系统的设计原理和设备组成,其次在MATLAB/Simulink仿真软件中,建立基于双电机驱动的伺服转台及控制系统的模型,并进行了仿真试验。仿真结果表明,该双电机驱动的精密伺服转台及控制系统具有响应速度快、跟踪精度高的优点,满足该型雷达伺服转台系统性能及精度要求。     

高精度大动态两轴跟踪转台实现

针对当前实际使用中对跟踪转台提出的更高跟踪速度、加速度和跟踪精度的要求,文中给出一种两轴跟踪转台的实现方法,该方法在确定采用直驱驱动形式后完成结构设计,并对结构设计进行强度仿真和固有频率仿真,迭代修改以优化结构设计;对传动器件和控制方法也进行了仿真论证,最后确定采用传统PID 控制结合前馈的控制方法。通过以上设计手段实现了跟踪转台在大加速度、高速度条件下的高精度指标。经过对跟踪转台的测试,转台的最高速度、加速度、定位精度和跟踪精度全部达到技术指标,证明该方法切实可行,本套跟踪转台实现方法可以为类似产品的实现提供指导。     

基于鲁棒稳定的转台伺服控制系统设计

根据测试转台系统鲁棒稳定和高精度要求,提出采用H∞控制理论对转台伺服控制系统进行优化设计,讨论了控制器的实现,结果表明控制器具有很好的鲁棒稳定性和抑制干扰的能力,系统精度高,满足转台系统设计要求。     

Optimal artificial fish swarm algorithm for the field calibration on marine navigation

With the rapid development of the optic gyrocompass in aerospace and marine navigation systems, as well as the characteristics of the long-running navigation system which are utilized in this study has created unique developments in the field of marine navigation. It is necessary to re-calibrate the inertial measurement unit (IMU) parameters for maintaining the accuracy and reliability of the system. However, the conventional system re-calibration method needs to disassemble the system and move back to the indoor laboratory with high precision turntable, which is costly and has a heavy workload. This study proposes a novel calibration method by using the optimal artificial fish swarm algorithm (AFSA) on a vehicle aided by a computer. The algorithmic principle is described in detail, and the results obtained from both the simulation and the navigation experiments show the proposed calibration method can meet the calibration accuracy and reliability requirements of the marine gyrocompass.     

应用于空间大型光机结构中的黏滞液体阻尼器

针对大型光机结构的结构特性,为抑制宽频噪声对结构指向稳定度及精度的影响,设计了一种可以在全频段提供高阻尼低轴向刚度的液体阻尼器。首先,对液体阻尼器的参数设计理论进行了分析;其次,通过微振动一体化集成仿真分析了引入液体阻尼器对整机的影响,由分析结果可知,在内外框架之间安装阻尼器,可以达到抑制宽频噪声的目的,一般情况下光轴指向精度(Line of Sight)可以改善50%以上,同时对结构特性改变较小;最后,设计了测试系统,对阻尼器参数的特性进行了实验研究,可知该液体阻尼器的阻尼系数随频率升高降低,在低频时可以达到18 574 N·s/m, 300 Hz时阻尼系数在300 N·s/m以上,轴向刚度约为28 659 N/m,随频率变化基本保持不变。结果表明:试验测试结果与仿真结果相符,液体阻尼器的刚度及阻尼参数的设计都达到了技术要求,根据仿真与试验的分析验证了阻尼器对大型光机结构振动抑制的有效性。     

基于牛顿反射式红外系统的二维转台的结构设计与有限元分析

针对轻武器红外光学瞄具稳定性检测的需求,设计了一种基于牛顿反射式红外系统进行工作的电动二维精密转台。利用CATIA建立了电动二维精密转台的三维模型,该二维精密转台采用小型二维U形转台结构形式,采用直流力矩伺服电机直接驱动和24位绝对式轴角编码器进行角度测量。通过有限元分析软件PATRAN对转台的关键部件进行热力学分析与模态分析,获取转台的应力分布云图。云图结果表明,其设计方案可行,结构合理。     

折臂式随车起重机转台的拓扑优化设计

为了使折臂式随车起重机转台在最大应力不超过材料许用应力的前提下实现轻量化设计的目的,通过ADAMS软件仿真确定其极限工况,对转台进行静力学分析及拓扑优化。通过拓扑优化得到了理想的材料分布。基于优化结果调整转台结构,并对改进后的转台进行静力学分析。结果表明,优化后的转台能够满足实际的使用需求。同时,转台质量降低了12%,证明了优化设计的有效性和可行性,并为折臂式随车起重机的相关设计提供了一定的借鉴。