基于局域波分解的微机械陀螺信号提取研究

在某型微机械陀螺实测数据的基础上,提出采用局域波分解的方法进行陀螺信号提取研究。根据局域波分解的滤波特性,采用一种新的滤波方式。首先将某一时刻的多个瞬时频率分解到不同的基本模式分量中,对信号进行局域波分解;根据分量相关系数判别噪声;对分量进行时域尺度滤波,得到重构后的去噪信号,进而得到陀螺真实信号。在实测数据上,通过局域波分解和小波变换进行信号提取对比分析,试验表明,两者均能很好的信号去除噪声,提取陀螺信号,但硬件实现上局域波分解更容易,更有实际工程意义。     

基于弹性体模型的微机械陀螺检测电容解析方法

以体微机械加工技术制备的音叉式振动型微机械陀螺为研究对象，以提高其检测电容的解析精度为目的，利用多自由度动态有限元解析理论，首次提出了基于弹性体模型的检测电容解析法。实现了考虑制备工艺、加工手段等引起的微陀螺结构缺陷造成的性能、品质变异仿真，以及面向微陀螺最终输出性能——检测电容的动力学特性与检测特性的分析。此方法基本解决了刚体结构微机械陀螺简化模型的低精度缺陷问题，为实现其多物理场工作环境的表征、结构拓扑形态的设计、复杂动态性能的仿真等工程化目标提供了可能。     

微机械振动轮式陀螺样机的实验研究

介绍了静电驱动 ,电容检测的微机械振动轮式陀螺仪样机的结构 ,工作原理 ,驱动与检测电路以及实验结果 ;给出了检测电路的分辨率 ;从样机试验所观测到的试验现象和获得的特性曲线出发 ,从理论上加以分析和验证 ,得到了该陀螺样机驱动轴的非线性机械特性和检测轴分辨率 ;并提出了如何克服谐振频率不匹配的措施。指出该陀螺精度达到 1 0°～ 1°/h是可行的。     

几种新型陀螺简介

随着航空航天技术的发展 ,对惯性测量装置提出了更多的要求。利用不同原理研制成的陀螺在各种领域均有不同应用。本文仅就微机械陀螺、半球谐振陀螺、挠性陀螺、光纤陀螺的原理、结构及特性作一简介     

光纤陀螺的研究与发展

光纤陀螺是一种在90年代将取代传统机械陀螺的新型陀螺。本文评述了光纤陀螺相对于激光陀螺的优点,它的种类与构成,国内外研究动态,以及在航空航天领域的应用前景。     

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。     

MEMS陀螺随机漂移误差系数的动态提取

针对传统Allan方差提取微机电系统（MEMS）陀螺随机误差系数仅得到近似均值,与实际中其随时间在均值附近波动不相符的缺点,提出一种动态提取MEMS陀螺随机误差系数的方法。该方法将窗函数引入Allan方差计算,不仅能够正确提取MEMS陀螺随机误差系数,而且还能得到MEMS陀螺随机误差系数的时间变化曲线,这将有利于MEMS陀螺的性能分析和误差补偿。实验证明该方法提取的MEMS陀螺随机误差系数的时间变化曲线在以传统Allan方差得到的近似均值附近波动。由此可见,该方法具有一定的可信度。     

采用平行构型变速控制力矩陀螺群的航天器姿态控制

研究了平行构型变速控制力矩陀螺群的控制律及其在航天器姿态控制中的应用。首先建立了以变速控制力矩陀螺为执行机构的航天器姿态动力学模型，并给出了全局渐近稳定的姿态反馈控制律。将每一对框架平行的陀螺作为独立的单元控制，引入了与控制力矩陀螺的框架运动相关的动坐标系，在此基础上给出了控制力矩陀螺的一种控制律。此控制律使陀螺群在奇异状态下仍具有可控性，并且力矩误差在动坐标系的某一方向始终为零，从而利用共轴的构型特点和陀螺转子的可变速性补偿控制力矩陀螺的力矩误差，使变速控制力矩陀螺群的输出力矩与期望的力矩相等。最后以双平行构型为例，对航天器的姿态稳定控制进行了数值仿真，并给出了一种控制力矩的分配方案。仿真结果证明了控制律算法的有效性。     

一种新型微谐振陀螺及其灵敏度改进型(英文)

设计的新型微机械陀螺采用了谐振敏感原理,其具有直接准数字式频率输出、高灵敏度、结构设计灵活、自解耦等优点。由于灵敏度是谐振式陀螺的一个重要指标且对其他指标有重要影响,本文重点对其进行优化设计。从仿真结果可以看出,在保证其他性能的前提下,起始结构方案、改进结构方案1、改进结构方案2和最终方案的灵敏度值分别为0.080、0.210、0.341和0.5447Hz/(°/s)。通过对比可得,每次改进过程,灵敏度都有较大提高。经分析,驱动方向上DETF的振幅减到外质量块振幅的1.16×10-4。测量范围为±300°/s,在测量范围内,线性度为6.41×10-7。     

星载光纤陀螺三轴组合热仿真研究

研究的目的是分析和优化光纤陀螺三轴组合的热设计方案。从光纤陀螺三轴组合内部热源出发，使用FLOTHERM软件建立了主电路板仿真模型，进行分析解算，得到了主电路板在室温条件下达到稳定状态的温度云图，并与红外热扫描结果加以分析比较，验证了所建模型的正确性。在此基础上，对光纤陀螺三轴组合温度场进行了仿真分析，发现了电路板过热和光纤环温度分布不均匀等问题，提出了改进措施，仿真结果表明，新的设计方案解决了以上问题。     

梁式硅微机械陀螺结构的研究

通过分析梁式硅微机械陀螺的原理 ,确定了其结构参数。介绍制造工艺流程 ,完成了器件的制作 ,并测试出其工作谐振频率。     

Local Controllability of a System of Powered Gyroscopes

Controlling properties of an arbitrary system of powered gyroscopes are studied in relation to the current gyroscope location and constraints on the angular velocities of gyroscope rotation. The quality of local controllability is determined for three types of constraints as a function of the angular position of gyroscopes, and optimal algorithms of forming the controlling moment are derived. Comparative estimates of different indices of local controllability are obtained. The errors in the controlling moment are studied in relation to indices of local controllability.     

振动轮式MEMS陀螺动力学分析

振动轮工MEMS陀螺是硅微陀螺中最具有发展前景的类型之一。本文应用欧拉动力学理论，列写了振动轮式MEMS陀螺的运动方程，在一定的假设条件下，推导出了敏感模态的输入输出关系，并指出了提高敏感性能的几条措施。     

捷联式反辐射导引头角跟踪技术研究

对于工作在低频段的地空反辐射导引头,传统的稳定平台式导引头无法满足小口径要求,为此采用捷联干涉仪体制。但是采用该体制后,天线是固定安装在弹体上的,无法直接提取比例导引指令,必须寻求新的解决方案。针对该问题,提出采用捷联式角跟踪与解耦方法来消除导引头的弹体姿态扰动耦合,实现视线稳定跟踪。首先,给出了捷联式角跟踪与解耦技术的工作原理与实现方法,在此基础上,对系统进行了仿真建模与性能分析。结果表明,测量误差和噪声较小时,该方法能获得较好的解耦与跟踪性能,所得结果为捷联式导引头角跟踪系统的工程实现提供了理论基础,也为未来导引头的小型化需求提供了一种新的解决方案。     

MEMS陀螺仪随机误差的Allan分析

为了减少MEMS陀螺仪的误差并提高其精度,需要对陀螺仪误差进行估算与补偿,因而建立陀螺仪的随机误差模型。在陀螺仪随机误差模型分析方法中,有功率谱密度分析、时序ARMA模型及Allan方差分析。Allan方差分析是在时域上对信号频率稳定性进行分析的一种通用方法。通过分析Allan方差,可以分辨出存在于MEMS陀螺中的各种类型噪声。文中用Allan方差对MEMS陀螺仪进行具体分析,得到存在于陀螺仪信号中的各误差源。实验结果表明,Allan方差分析是建立陀螺仪随机误差模型的一种很实用的方法。     

陀螺漂移测试转台的发展和展望

本文简述了陀螺漂移测试转台及其主要元部件的现状。通过比较和分析,给出了国际水平的陀螺漂移测试转台的主要技术指标。在此基础上,作者研究了当前国际上陀螺漂移测试转台的发展动向,进而对国内陀螺漂移测试转台的进一步发展提出了建议。     

新型狭缝节流球形静压气体陀螺轴承的动态特性

针对新型结构气浮陀螺,对其中的狭缝节流球形静压气体轴承,采用小扰动法进行动态特性分析,通过相容性条件将狭缝气膜与球形支撑气膜统一,建立动态Reynolds方程的伽辽金余量弱解公式,有限元求解有关弱解公式的耦合非线性方程组,得到动态特性系数,进行仿真并分析了该结构球形静压气体轴承的动态特性系数随扰动频率v(挤压数σ),转子转速ω(压缩数Λ)以及偏心率Eh的变化规律,从而在理论上确定了该结构气体轴承动态特性系数的影响因素及变化规律。     

高精度液浮陀螺仪在双轴转台上的标定方法与误差分析

为提高液浮陀螺仪在双轴转台上的标定精度，将双轴转台的误差，陀螺仪的安装误差以及陀螺仪自身的静态误差建立在陀螺仪的标定模型中，在1g重力场中分别建立了16位置和20位置陀螺仪的标定方案。采用误差分离技术与最小二乘法来标定液浮陀螺仪的误差模型系数。与传统的8位置标定方法相比，本文所提出的两种多位置标定方法可以自动规避或补偿双轴转台误差，也可消除不易测量的陀螺仪安装误差对标定结果的影响，以此来提高液浮陀螺仪的标定精度。最后对提出的多位置标定方法进行误差分析，验证了方法的有效性。     

失重条件下对称充液陀螺的不稳定行为研究

对于质心固定的，充满粘性均匀液体的旋转对称陀螺在失重条件下绕对称长轴旋转态的小扰动不稳定及其极限行为进行了研究，所给出的定理3比以往的不稳定定理[4]为强，且反映的信息量多很多。关于初始大扰动后的渐近行为，对文[8]已给出但未严格证明的两条定理给出了严格证明，它由定理1和定理2所描述。     

速率捷联惯导系统陀螺仪误差分段补偿技术研究

分析标度因数误差补偿的必要性和可行性,提出了对陀螺按照角速度 大小分段进行标定比例系数的方法,以补偿由于角速度变化而引起的陀螺标度 因数误差。通过计算机仿真验证了误差补偿方法的正确性,为实际应用提供了 理论依据。