振弦式陀螺电磁驱动结构设计与电磁分析

依据振弦式陀螺的工作原理提出一种振弦式陀螺电磁驱动方案，分析了振弦式陀螺电磁驱动电学模型与动力学模型，初步设计了振弦式陀螺电磁驱动结构，运用MATLAB数值软件设定目标参数和初始值计算得到初始结构尺寸；应用Maxwell电磁软件分析了振弦式陀螺电磁驱动系统中永磁体尺寸、永磁体间距、背磁片、Halbach永磁体阵列等因素对电磁驱动模型气隙磁感应强度的影响；最后优化了振弦式陀螺结构模型并进行了电磁驱动结构模型仿真分析。结果表明，电磁驱动整体结构模型气隙磁感应强度得到很大提升，可以很好地降低陀螺功耗，提高陀螺框架驱动力，优化陀螺结构尺寸，从而验证了振弦式陀螺电磁驱动方案模型的可行性，为振弦式陀螺的结构优化设计与实际产品试制研究奠定了理论基础。     

采用单框架控制力矩陀螺群的卫星侧摆机动控制研究

研究使用单框架控制力矩陀螺群 (SGCMGs)进行卫星姿态侧摆机动控制。研究频繁机动情况下由五棱锥构形和金字塔构形陀螺群进行侧摆机动控制的可行性 ,并探讨陀螺群构形奇异的避免问题。针对不同的陀螺群构形设计了不同的控制律 ,并比较两种构形的控制特性的异同。仿真结果验证了使用SGCMGs实现侧摆机动控制的有效性。     

半球谐振陀螺控制及补偿技术

首先介绍了半球谐振陀螺(HRG)发展历程，分析国内外研究现状并总结了现阶段半球谐振陀螺发展趋势；其次讨论了半球谐振陀螺控制技术，包括不同条件下驻波的激励检测方法、陀螺工作模式、驻波控制方案，以及一种全新的频率调制控制方案；另外，分别以驻波调制补偿、电极增益补偿、多陀螺补偿以及环境载荷补偿为例，分析了控制方案补偿、器件补偿、系统补偿以及场景补偿等四种半球谐振陀螺补偿技术；最后通过对现有技术和研究的分析，提出了半球谐振陀螺控制及补偿技术未来的发展方向。     

陀螺加速度计输出装置研究

本文为设计新型陀螺加速度计输出装置，提出了一种小型化高速高精度动态测角系统方案，论述了该方案的工程实现问题，此测角系统已成功地应和于静压液浮陀螺加速度计。     

挠性框架对陀螺飞轮性能影响分析

挠性框架是实现陀螺飞轮输出三轴控制力矩、测量外界角速度的关键部件。通过数值计算分析了挠性框架平衡环的惯量特性、内/外弹性元件的摆动刚度,以及倾侧角度对陀螺飞轮整机性能指标的影响。分析结果表明:降低挠性框架剩余刚度系数可以提高陀螺飞轮转子摆角控制精度,降低控制力矩。     

多敏感器信息融合技术在卫星姿态确定中的应用

针对惯性陀螺、星敏感器和红外地平仪组成的卫星姿态确定系统,基于联邦卡尔曼滤波技术和多敏感器信息融合技术,提出了二级分散滤波方案,该方案能够实现系统的故障诊断与系统重构,提高系统的可靠性,最后通过仿真解算出高精度的姿态测量信息。     

捷联传感器

描述并对比目前可供捷联数字系统应用的各种陀螺和加速度计。所讨论的各种仪表是：单自由度液浮速率积分陀螺、调谐转子陀螺、静电陀螺，激光陀螺，以及摆式加速度计。对每种传感器来说，都描述其工作原理和结构方法，导出其解析模型，分析其性能特点（与其它传感器相比较），讨论它们的优缺点，并确定其应用范围。每一节都包括与转矩再平衡捷联传感器（液浮陀螺、调谐转子陀螺，以及摆式加速度计）一同使用的电子转矩回路设计方法的     

二频激光陀螺的电解调输出系统(一)

电解调是二频激光陀螺输出系统的解调方案之一。本文阐述了合光棱镜的基本原理,形成光拍的物理过程,以及陀螺鉴相和消除抖动偏置输出等问题。     

谐振式光子带隙光纤陀螺谐振腔方案设计

为提高陀螺系统的精度,设计并实现了基于光子带隙光纤的谐振式光学陀螺方案。对用于该陀螺的核心器件谐振腔进行了研究,仿真比较了反射式和透射式两种谐振腔的清晰度和信噪比,发现反射式的清晰度高、输出信号强度大,由此确定谐振腔采用反射式结构方案。以谐振腔极限灵敏度为优化参考值,根据谐振腔频率响应特性和陀螺数据输出特性,仿真优化了谐振腔腔长、耦合器分光比等结构参数。在极限灵敏度极值对应的最佳分光比为约0.5时,谐振腔长取30m,陀螺极限灵敏度达0.03(°)/h,完成光子带隙光纤谐振腔的理论设计。     

激光陀螺

随着导航设备的不断改进和发展,激光陀螺已进入了这一领域。激光陀螺的理论在20年前就已提出,但由于其工艺复杂,价格昂贵,因此直到八十年代才能在性能价格比上与通用型陀螺竞争。现代化的交通工具、如飞机、轮船甚至地面车辆几乎都采用了装有激光陀螺的导航系统。目前,唯一没有使用激光陀螺惯导系统的领域就是运载火箭。但这一状况很快即将打破,阿里安4运载火箭上将安装一台应急备用激光陀螺惯导系统。激光陀螺的优缺点与普通陀螺相比,激光陀螺最大的优点是可靠性高。普通陀螺的平均故障间隔时间     

谐振式光学陀螺环路的建模与仿真

介绍了谐振式光学陀螺整个系统的环路结构,根据谐振式光学陀螺工作原理,建立了谐振式光学陀螺的环路模型,通过分析模型锁频前后的仿真曲线,表明该模型输出结果符合理论要求。该模型可用于系统的优化设计,为其提供理论和数据支撑。     

捷联式定位定向系统中动力调谐陀螺误差实时补偿

恶劣的工作环境给进一步提高捷联系统的性能带来了较大的困难，究其所有误差源，系统中的动力调谐陀螺误差对系统的精度影响较大。为此，本文主要对“捷联式定位定向系统”中动力调谐陀螺的误差作分析与研究。本文结合“捷联式定位定向系统”的特点，对动力调谐陀螺的主要漂移误差进行了分析，接着根据推得的动力调谐陀螺的静态、动态误差模型，提出了相应的误差补偿算法，并设计了误差实时补偿软件。最后经仿真计算，证明其补偿效果较好。     

伞形安装的陀螺系统性能分析

陀螺系统构型对卫星的可靠性和姿态控制系统的性能有着重要的影响。提出了一种由6个陀螺组成的惯性测量单元的伞形安装方式,它的6个陀螺的输入轴按两组正交的方式安装,其中一组正交的陀螺的输入轴安装在卫星的三个惯性主轴(星体坐标系的坐标轴)上,而另一组正交的陀螺的输入轴,相当于前一组正交的陀螺的输入轴以从星体坐标系的原点出发并与三个坐标轴的夹角相等的射线为轴旋转60°的角度,使得6个陀螺中两两相邻的陀螺输入轴之间的夹角是相等的。这种安装方式同某些其它的6陀螺安装方式一样,只要其中的任意三个陀螺工作就能给出卫星的三轴姿态信息。分析了该系统的测量性能和可靠性,并与正十二面体的安装方式进行了比较,结果表明：二者的可靠性是相同的,但是测量性能要比正十二面体的安装方式优越,最后给出了一个巧妙的结构设计建议。     

捷联制导系统敏感元件斜置重复方案

本文介绍两种捷联式敏感系统重复方案。一是用三个二自由度挠性陀螺组成的姿态敏感系统重复方案;一是用四个加速度表组成的过载测量系统重复方案。两个方案的共同特点是用最少量的敏感器件,通过斜置安装和软件编排而获得简单、可靠、实用的重复系统,这正是工程设计者所追求的目标。     

基于PID控制的主动磁轴承-飞轮转子系统运动稳定性研究

磁悬浮支承应用于控制力矩陀螺具有很多优点,但是飞轮转子在高转速下表现出的陀螺效应是影响系统稳定性的主要因素。现研究了由于陀螺效应产生的章动和进动造成系统失稳的根本原因,并对控制系统提出改进方案。为研究方便,提出了相位分析的方法进行PID控制系统分析。研究结果表明,章动失稳的主要原因是系统的相位滞后引起,进动失稳主要因为积分控制项对系统负阻尼作用引起,同时,研究表明积分控制对系统章动稳定性影响很小。     

侏儒导弹的三种候选制导方案

本文简要介绍了侏儒导弹的三种候选制导方案——小型浮球平台系统,星光/惯性平台系统和激光陀螺捷联系统及洲际导弹制导系统和惯性器件的发展走势。     

捷联惯导系统及其在战术导弹上的应用

本文介绍了捷联惯导系统使用的动力调谐陀螺、环形激光陀螺、光纤陀螺、核磁谐振陀螺、半球谐振陀螺和加速度表的研制厂商、性能和应用情况,并对捷联惯导系统用于战术导弹作了简介。     

光退色在光纤陀螺抗辐加固中的应用研究

光纤陀螺中保偏光纤环因受辐射影响使其损耗增加,从而影响到光纤陀螺的精度,限制光纤陀螺在空间应用.对光退色现象从理论和实验进行深入的分析,得出光退色能够大幅度地降低保偏光纤的辐射损耗,增强保偏光纤的抗辐射性能,从而提高光纤陀螺的抗辐射性能.最后提出了利用光退色来提高光纤陀螺主动抗辐射的方案,采用该方案光纤陀螺光学系统的损耗降低了2.24dB,验证了该方案的可行性.     

运载火箭姿态控制多速率陀螺融合方法

针对柔性火箭姿态测量中弹性信号会严重影响姿控系统设计和稳定性的问题，提出基于遗传算法的速率陀螺融合方法。首先，以降低姿控回路摆角指令传递函数的弹性峰值为目标，提出多速率陀螺融合方法的目标函数;其次，将多速率陀螺融合方法转化为多约束非线性规划问题，采用遗传算法求解多速率陀螺融合方法;最后，研究多速率陀螺融合方法对火箭姿态控制回路弹性信号的影响，以及对火箭控制器性能的影响。仿真结果表明:多速率陀螺融合方法可以有效减弱火箭姿态控制回路中的弹性信号，提高火箭控制器的性能，以增强火箭姿控系统的稳定性，降低火箭控制器设计难度。     

基于剪式控制力矩陀螺的低轨卫星垂轨摆扫姿态控制

针对低轨卫星大范围探测,设计了基于剪式控制力矩陀螺的姿态控制系统。按照2种垂轨摆扫姿态机动轨迹,获得姿态机动的期望姿态。使用剪式安装的控制力矩陀螺作为执行机构,给出框架角速率操纵率,避免出现奇异状况,简化了雅克比矩阵。仿真验证了姿控系统对于大范围探测任务的有效性。