基于改进的Sage-Husa滤波MEMS陀螺阵列降噪技术研究

为充分挖掘 MEMS 陀螺的性能,提高 MEMS 陀螺在实际应用中的精度,通过搭建四陀螺阵列结合改进的 Sage-Husa 滤波算法对陀螺阵列的输出信号进行降噪,在不改变陀螺加工工艺和显著提高生产成本的条件下有效提高了 MEMS 陀螺仪的实际性能。 通过分析 MEMS 陀螺仪的系统误差和随机误差,搭建误差模型,利用传统卡尔曼滤波、移动平均滤波、小波阈值去噪和改进的 Sage-Husa 滤波算法对单个陀螺和陀螺仪阵列进行降噪处理,实验对比发现改进的 Sage-Husa 滤波算法和陀螺仪阵列结合后能有效降低陀螺的输出噪声。 利用 Allan 方差分析陀螺仪阵列经过改进的 Sage-Husa 算法滤波后的随机误差,四陀螺阵列角度随机游走从 0. 40°/ h降低到 0. 03°/ h ,零偏不稳定性从 71. 11°/ h 降低到 5. 83°/ h,有效提高了 MEMS 陀螺在实际应用中的性能。     

无槽绕组无刷直流电机的转矩分析

基于磁悬浮控制力矩陀螺用水磁无刷直流电机不但要求有好的驱动能力，而且需有小的转短脉动，以利于电磁轴承的可靠运行，文中从理论和试验上，对无齿槽水磁无刷直流电机的转短进行分析，特别强调了无齿糟电机霍尔元件的放置对电机转短的影咱。     

基于 Copula 函数的光纤陀螺贮存可靠性评估

针对光纤陀螺可靠性评估中需考虑多性能退化量间相关性的问题,提出一种基于 Copula 函数的光纤陀螺贮存可靠性 评估方法。 首先,采用加速应力退化试验的方式获取光纤陀螺的性能退化数据,并利用 Wiener 过程对各性能退化数据进行建 模,得到它们的退化模型和寿命分布;然后,利用 Copula 函数融合各性能参数的寿命数据,得到可靠性指标;最后,结合光纤陀 螺性能退化数据对该方法进行了验证,贮存条件为 55 ℃ ,考虑各参数间相关性时,光纤陀螺贮存寿命为 38 795 h,而假定性能 参数相互独立时,光纤陀螺贮存寿命为 17 485 h。 结果表明,考虑性能参数相关性时得到的可靠性指标更加合理,同时该方法 有效解决了产品多参数可靠性评估困难的问题,具有较好的实用性和推广性。     

平面转子磁悬浮陀螺的原理、建模与分析

实现平面转子的稳定悬浮是磁悬浮陀螺的关键所在.介绍了一种利用微细加工方法实现的磁悬浮陀螺仪模型的悬浮系统.在该悬浮系统中,利用电感检测的方法获取转子的位置信号,并对该信号进行PID处理,再将其用于控制悬浮线圈中的电流大小对悬浮力进行控制,最终实现了平面转子的稳定悬浮.文中进行了系统建模,对系统悬浮力进行分析,同时利用Mat lab/simulink对其仿真,得出了转子位置的动态响应,并通过改变仿真参数,对系统结构、悬浮高度等参数进行优化.     

位标器陀螺及控制

研制出一种双色红外、毫米波复合制导陀螺并研究了其控制方法.利用球形静压气浮轴承支撑外转子,利用光纤和波导管分别将红外信号和毫米波信号传输到陀螺后部进行处理,利用定子线包进行非接触角度测量,可以实现复合制导和扫描、跟踪控制,最大跟踪角速度为16(°)/s.     

采用分布式偏振串扰检测保偏光纤环质量的研究

提出将偏振串扰分析仪用于光纤陀螺(FOG)保偏光纤(PMF)环绕制在线检测、原料PMF质量检测、成品PMF环总体检测和热应力检测。通过对原料光纤检测,可以有效减少原料光纤固有缺陷对光纤环的影响。通过PMF环绕制在线检测,可以有效检测出光纤环在绕制中的缺陷、监控绕制张力、定位绕制光纤位置和改进绕制工艺等。通过光纤环热应力检测,可以了解骨架、光纤固化胶由于热应力作用对光纤环性能的影响。研究表明,分布式偏振串扰测量是大幅提高PMF环质量的一个有效手段。     

GPS辅助的SINS系统快速动基座初始对准

为实现基于优化的动基座对准算法(OBA)对陀螺仪误差的估计,并使其能够应用于低精度SINS系统中,将自适应无迹卡尔曼滤波算法与OBA算法相结合,提出一种新的由GPS辅助的SINS系统快速动基座对准（FIMA）算法.该算法首先推导了陀螺仪常值漂移与失准角之间的关系,并以此构建非线性系统状态方程,然后用重力加速度和GPS输出速度的积分构建量测方程;由于系统存在非线性,提出使用UKF算法对失准角以及陀螺常值漂移进行估计;由于量测方程由速度和重力加速度的积分构成,量测噪声协方差难以确定,引入自适应滤波算法对量测噪声实时估计. 跑车实验结果表明:对于低精度SINS系统,该算法可在15 s左右将航向角误差收敛到3°以内,在3 min以后航向角误差可收敛到1°以内;与传统非线性动基座对准算法以及OBA算法相比,该算法可在无任何初始姿态信息的条件下快速对准,且能够对陀螺常值漂移进行在线估计和载体系失准角补偿,提高了动基座对准的精度和收敛性能.     

基于多电极的半球谐振陀螺信号检测

为了降低半球谐振陀螺结构存在的非理想因素对陀螺信号检测的影响,对陀螺的信号检测方法进行了研究.通过分析半球谐振陀螺结构存在的非理想因素,根据谐振子实际结构和谐振子振型的对称性,研究了一种基于多电极的半球谐振陀螺信号检测方法.首先给出了多电极信号检测的原理,然后对多电极的信号处理进行了分析和推导,从理论上证实了该方法的合理性.该方法不但可以有效提高陀螺信号检测精度,而且通过信号处理还可以得到陀螺所需的控制信号,这对半球谐振陀螺信号系统的设计具有一定的参考价值.     

基于磁强计和陀螺测量的卫星轨道姿态一体化确定算法

突破卫星轨道和姿态参数分别确定分而治之的传统模式,提出了利用磁强计和陀螺测量信息同时确定卫星轨道和姿态参数的新方法。利用磁强计提供的地磁场测量值与地磁场模型计算值之间的差值,以及陀螺提供的角速度信息,推导了轨道姿态一体化确定扩展卡尔曼滤波算法。利用局部可观测性理论定量地计算系统局部可观测矩阵的条件数,进而利用该条件数对系统的可观测性进行深入分析。最后对本文算法进行了数学仿真,结果表明该算法的可行性和有效性。     

光纤陀螺随机建模与仿真研究

研究光纤陀螺的随机漂移特性对提高光纤陀螺的精度具有重要意义.分析了光纤陀螺的随机误差特性的总方差特征,建立了光纤陀螺的随机模型,给出了各种随机噪声的仿真方法,提出了模拟光纤陀螺随机漂移的方法.在随机仿真中,采用平衡多小波变换的方法来模拟1/f噪声,用白噪声一次离散积分的方法来模拟速率随机游走噪声,用一阶马尔可夫过程来模拟指数相关噪声.进行了随机仿真实验,结果表明,建立的随机模型和采用的仿真方法是合理有效的.