萤火一号火星探测器MEMS陀螺姿态确定技术

对萤火一号(YH-1)火星探测器姿态控制分系统中石英微电磁系统(MEMS)陀螺的应用进行了研究.对MEMS陀螺进行了温漂标定试验和年漂测试专项试验.根据试验结果对MEMS陀螺进行建模,用高低温零位在轨标定算法对MEMS陀螺零位进行一次修正,再用星敏感器和陀螺联合定姿算法对高低温零位标定残差进行二次在轨修正.数学仿真结果表明:高低温在轨修正算法和卡尔曼滤波算法有效,提高了石英MEMS陀螺的测量精度.     

激光陀螺的比例误差

比例误差是陀螺的主要性能参数之一。激光陀螺的比例误差就是激光陀螺比例因子的线性度。本文用最小二乘法处理激光陀螺的实验数据,准确地计算出比例因子及其线性度,从而揭示出没有活动部件的激光陀螺有着非常理想的线性度。激光陀螺的线性度测量方法,是将激光陀螺固定在精密速率转台上,以标称角速度诸值输入,测出相应的输出拍频值。再求线性方程和待定系数,最后算出比例误差。     

英国宇航公司研制光纤陀螺

英国宇航公司研制了一种导弹用光纤陀螺,并可能在三、四个月后投入生产.该陀螺没有环形激光陀螺那样精确,但成本低,重量轻,起动快.英国宇航公司估计,这种单轴光纤陀螺的精度为10°/小时,价格可能为1,000英镑.从目前来看,光纤陀螺的市场可能只是对环形激光陀螺市场的补充,但到九十年代,预计光纤陀螺的精度可改善到与激光陀螺直接竞争的程度.英国宇航公司认为,对导弹的中制导来说,现有的精度已经足够了.     

激光陀螺误差建模与估计研究

首先用小波分解的方法对陀螺误差的趋势项进行了分析 ,采用Allan方差分析的方法 ,对某型激光陀螺误差进行了建模及误差估计研究 ,将激光陀螺误差中的零偏、量化噪声、及随机游走噪声等误差成分分离出来 ,并对其统计特性进行了估计。同时实验结果表明一阶马尔可夫噪声在激光陀螺误差中不占主要分量     

MSCMG框架伺服系统非线性摩擦力矩建模与实验研究

在磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)中,由于陀螺耦合力矩的影响,使得陀螺框架系统的摩擦力矩随着陀螺输出力矩和框架角位置的不同而发生变化,为了实现控制力矩陀螺输出力矩的高精度控制,需要对摩擦力矩进行精确建模。对控制力矩陀螺框架系统进行了动力学研究,分析了摩擦力矩随陀螺输出力矩和框架角位置的变化机理和变化规律,并据此建立了磁悬浮控制力矩陀螺框架系统的非线性摩擦力矩模型和非线性动力学模型。用实验数据对非线性动力学模型参数进行了最优最小二乘辨识,并用所得到的模型进行实际数据分析和仿真研究,仿真结果与实际实验数据非常吻合,验证了所建立模型的正确性和有效性。     

应用于红外制导武器的动力随动陀螺误差分析

为减小红外制导武器导引头的动力随动陀螺误差,对陀螺的误差进行了分析。用拉格朗日方法建立了动力陀螺完备的运动微分方程。将陀螺误差分为结构非理想化导致的漂移误差和稳速力矩与进动力矩耦合引起的控制误差两大类。其中:结构非理想的误差包括章动、摩擦力矩和非等弹性力引起的误差。用逐次逼近求解法分析,发现陀螺受阶跃力矩或冲击后,除按章动频率及高次谐波频率高频振动外,还会发生角速度为常值的漂移,且动力随动陀螺漂移的角速度与初始的角速度和内外环质量有关。讨论了由偏角、不平衡力矩和非等弹性力造成误差的机理。给出了陀螺主要误差的控制和调控方法:对漂移误差,尽量减小内外环质量,减小陀螺阶跃力矩后的初速;对工艺误差,调试时先部件后总体,总体调试由内及外;先大误差项,再小误差项;用力矩补偿法消除力矩耦合偏差。研究为导引头的误差分析和控制系统设计提供参考。     

基于星敏感器/陀螺组合的一种半确定性卫星定姿方法

针对星敏感器/陀螺典型卫星姿态确定系统配置,考虑确定性方法的离散性及状态估计法对模型准确程度的依赖性,提出了一种半确定性姿态确定方法.以四元数为姿态描述参数,用基于Taylor展开近似的线性回归修正陀螺预报的姿态,并用修正的姿态信息反推出陀螺漂移量.仿真结果表明:该算法实现简单,无需实时递推滤波器增益阵,计算速度快,定姿性能较佳,可有效提高陀螺的姿态预报精度.     

导弹及航天用激光陀螺简讯

英国宇航公司布雷克纳尔分公司宇航系统销售部经理 R.G.姚预测:1985年该公司的惯性导航用的环形激光陀螺在军品市场上将有重大的突破。掘该部销售人员菲利浦声称,激光惯性导航系统在价格上与平均故障间隔时间(MTBF)为300至1000小时的机械框架陀螺相近,但军用的三轴陀螺激光惯性导航系统 MTBF 可达2000小时,因此激光陀螺的寿命周期费用仪为机械陀螺的六分之一。激光敏感器本身的可靠性很高,MTBF     

三轴转台误差对光纤捷联惯组陀螺标定精度的影响

研究了利用三轴转台标定时,转台不水平度、不正交度、定位精度和惯组与转台坐标系不重合度对光纤捷联惯组中陀螺标定结果的影响。基于更符合工程实际的陀螺组合标定模型,用四元数法建立了转台误差模型,推导了误差传递途径,定量分析12位置法、多速率点速率法标定编排方式下的陀螺标定误差。研究和仿真发现:陀螺零偏误差基本与陀螺测量误差为同一量级,安装系数误差基本与转台不正交度与定位精度的和为同一量级。     

采用变速控制力矩陀螺的一种姿态/能量一体化控制研究

本文研究采用变速控制力矩陀螺（VSCMG）的航天器姿态／能量一体化控制技术。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，并给出了全局稳定的姿态反馈控制律。以控制力矩陀螺群的构型奇异量度为依据，分别考虑了VSCMG的控制力矩陀螺（CMG）工作模式和反作用飞轮（RW）工作模式。在陀螺群接近奇异时启用转子的反作用飞轮工作模式来补偿控制力矩陀螺采用鲁棒伪逆操纵律时所引起的力矩误差；在陀螺群远离奇异状态时，用控制力矩陀螺来补偿转子储能带来的干扰力矩。在姿态控制的同时利用转子的变速特性，完成按照给定的功率存储／释放能量，并在陀螺群远离奇异状态时对储能过程中转子的转速进行调节，以保持良好地动量包络外形。最后以某航天器的姿态控制为例，给出了数值仿真结果。