关于角振动台研制中的问题及解决方案

角振动台能对捷联惯性测量装置和陀螺的动态特性进行精密计量，测试惯性系统的动态误差特性，从而建立惯性系统的精确动态模型。角振动台研制与一般的速率、位置转台的不同之处使其面临的问题具有特殊性，本文针对大范围变化的负载惯量、高频角振动时不可忽略的大感抗以及轴系中的薄弱环节易造成高频谐振进行了分析，提出了解决方案；对某微机械陀螺的动态性能测试表明，该角振动台实现了既定的性能指标。     

精密角振动台的试验研究

精密角振动台是惯性器件的重要测试设备之一。它的研制将为改进常规陀螺和研制挠性陀螺等新型器件提供必要的测试手段,并且将填补我国惯性器件精密角振动测试设备的空白。本文阐述了研制精密角振动台的意义,提出了精密角振动台的主要技术指标,论述了原理方案的选订及其试验论证的结果。这是对精密角振动台原理方案的试验研究的探讨,为精密角振动台的研制奠定了基础。     

低频标准角振动台

低频标准角振动台产生标准角位移、角速度和角加速度,用正弦信号对角位移传感器、角速度传感器(陀螺、转速表等)和角加速度计进行幅频和相频特性校准。简要介绍了低频标准角振动台的工作原理,并应用其对角运动传感器进行校准。校准范围为0.1~100H z;幅值灵敏度不确定度优于1%;相移不确定度小于1°。     

杯式结构磁电式高频角振动台实现关键技术

针对力矩电机驱动角振动激励源频率难以超过100Hz、波形失真大、不能满足高频角振动测试需求的现状,提出采用杯式结构磁电驱动方法。显著降低驱动线圈电感以实现驱动力快速响应,采用橡胶扭转弹簧实现轴系支撑,以克服轴承摩擦力,结合有限元分析仿真,将转子与励磁线圈骨架进行整体优化设计,使轴系固有频率提升至2400Hz。所研究角振动激励装置经实际测试,最高工作频率可达700Hz,主要工作频段内角加速度波形失真度小于3%,可广泛用于高频角振动校准或角运动传感器动态性能评价。     

一航计测三项“十五”课题通过验收

2005年11月19日，一航计测承担的三项“十五”课题：“角振动校准装置”、“正弦压力绝对法校准装置”、“惯性器件动态校准技术研究”通过了国防科工委有关部门的验收。     

惯性器件动态性能测试方法及其设备

本文对惯性器件动态性能的测试方法及所用测试设备进行了综述分析,提出了见解并介绍了新近研制成功的陀螺动态性能测试设备——单轴精密角振动台。     

基于导航姿态解算的光纤陀螺平台低频角振动测试方法研究CSCD

为准确评价光纤陀螺平台的低频角振动特性,提出了一种基于导航姿态解算的光纤陀螺平台低频角振动测试方法。首先,通过角振动台精确模拟载体的低频角振动状态,并通过光纤陀螺平台飞行导航过程中的断调平差分信号,实现平台框架角度信号与角振动台激励角度信号的数据同步;然后,利用平台式惯导系统的导航姿态解算方法,实时解算低频角振动过程中光纤陀螺平台的台体姿态,并通过坐标系转换得到平台基座系相对于地理系的实时姿态;最后,通过对光纤陀螺平台稳定回路的幅相特性分析,得到低频角振动激励下稳定回路的幅值和相位特性,实现对光纤陀螺平台角动态特性的准确评估。     

角运动传感器灵敏度的动态(角冲击)校准

利用本实验室现有的动态角加速度标准装置,产生标准的角冲击运动(半正弦),实现对角运动传感器(角速度及角加速度传感器)灵敏度系数的动态校准,通过对不同脉冲宽度及冲击幅值下获得的校准数据进行分析,可以验证研制的动态角加速度标准装置具有较大的角冲击量程,较好的角冲击重复性,可以对角运动传感器灵敏度进行动态(角冲击)校准。     

高频大负载电液振动台的设计理论及实践

在大惯性负荷振动试验的场合,如军工产品中大的结构件及整机的振动和振动疲劳试验,土建和水利系统中的抗地震试验,交通运输系统中的道路摸拟试验等,大多数都采用电液伺服式振动台。在这些使用场合,由于振动台直接承受的惯性负荷大,作动器的油柱谐振频率通常都低于工作频率的上限,因此该类型电液振动台与低频电液台不同,不能照搬电液伺服位置系统的设计理论。本文基于高频大负载电液振动台的工作特点,主要讨论该类型振动台与一般电液振动台设计理论的区别之处。     

基于LabVIEW的角振动台频响测试系统实现

介绍了一种由角振动台和PXI虚拟仪器测试构成的惯性器件频响特性测试系统,并介绍了LabVIEW软件开发平台在本系统中的应用与开发.     

球轴承多体接触动力学研究

考虑钢球、套圈和保持架的动态接触关系,提出了机械系统中球轴承多体动力学分析的新方法.基于套圈滚道的三角网格模型,实现了钢球和套圈滚道的动态接触力的预测搜索算法,建立了计及润滑和Hertz接触作用的三维角接触球轴承多体接触动力学模型.运用广义-α方法计算分析了预紧力和旋转径向力作用下角接触球轴承的多体接触动力学特性,获得了球轴承的动态接触力、拖动力和运动轨迹及频谱等振动响应,并利用Gupta经典实例模型进行了实验验证.轻载中等速度下钢球的角速度以184.5rad/s-2波幅周期变化,旋滚比以0.01波幅周期变化,角加速度与动态接触载荷的频谱具有相同的56.1,112.2Hz等谐波倍频成分.中等载荷高速下保持架中心的运动轨迹呈现出以83.3Hz和200Hz双频率拟周期的平动运动.      

The Polar plasma wave instrument

The Plasma Wave Instrument on the Polar spacecraft is designed to provide measurements of plasma waves in the Earth's polar regions over the frequency range from 0.1 Hz to 800 kHz. Three orthogonal electric dipole antennas are used to detect electric fields, two in the spin plane and one aligned along the spacecraft spin axis. A magnetic loop antenna and a triaxial magnetic search coil antenna are used to detect magnetic fields. Signals from these antennas are processed by five receiver systems: a wideband receiver, a high-frequency waveform receiver, a low-frequency waveform receiver, two multichannel analyzers; and a pair of sweep frequency receivers. Compared to previous plasma wave instruments, the Polar plasma wave instrument has several new capabilities. These include (1) an expanded frequency range to improve coverage of both low- and high-frequency wave phenomena, (2) the ability to simultaneously capture signals from six orthogonal electric and magnetic field sensors, and (3) a digital wideband receiver with up to 8-bit resolution and sample rates as high as 249k samples s^–1.     

Force measurement using strain-gauge balance in shock tunnel based on deep learning

When a force test is conducted in a shock tunnel, vibration of the Force Measurement System (FMS) is excited under the strong flow impact, and it cannot be attenuated rapidly within the extremely short test duration of milliseconds order. The output signal of the force balance is coupled with the aerodynamic force and the inertial vibration. This interference can result in inaccurate force measurements, which can negatively impact the accuracy of the test results. To eliminate inertial vibration interference from the output signal, proposed here is a dynamic calibration modeling method for an FMS based on deep learning. The signal is processed using an intelligent Recurrent Neural Network (RNN) model in the time domain and an intelligent Convolutional Neural Network (CNN) model in the frequency domain. Results processed with the intelligent models show that the inertial vibration characteristics of the FMS can be identified efficiently and its main frequency is about 380 Hz. After processed by the intelligent models, the inertial vibration is mostly eliminated from the output signal. Also, the data processing results are subjected to error analysis. The relative error of each component is about 1%, which verifies that the modeling method based on deep learning has considerable engineering application value in data processing for pulse-type strain-gauge balances. Overall, the proposed dynamic calibration modeling method has the potential to improve the accuracy and reliability of force measurements in shock tunnel tests, which could have significant implications for the field of aerospace engineering.     

台速度估计(英文)

针对惯性稳定平台中高精度和高带宽的速度信号需求,提出了基于低成本MEMS传感器的最优速度估计算法。采用一种新颖的传感器组合形式,包括一个低带宽的MEMS陀螺和两个低性能的MEMS加速度计。陀螺由于自身动态特性的影响,主要提供速度的低频信息,加速度计组合则由于自身偏置的影响,主要提供速度的高频信息,而估计器将两者信号进行融合。实验表明:最优状态估计器能够在时频域上,提供无偏的、高性能的速度信号。同时,在单自由度微型惯性稳定平台的应用过程中,其控制性能得到了相应的提高。该算法也适用于机器人控制、姿态估计和摩擦补偿等领域。     

捷联惯组空间八点减振IMU组合设计CSCD

为了研究捷联惯组空间八点减振IMU组合的力学性能及其在抑制线角耦合方面的作用,采用NX三维建模及ANSYS仿真分析工具对IMU组合的刚度、减振器的线角频率、减振性能方面进行了充分的理论验证。同时,推导出平衡机的调平原理,通过调平使IMU弹性中心与质心重合,然后对惯组进行振动试验,观察其减振性能及三向陀螺角速度输出值。结果表明,经理论分析该IMU组合模态为875.7Hz,具备足够的刚度;减振器线角频率差值在50Hz以上,具有较高的离散度。经试验验证,该IMU组合调平小于0.1mm时,减振效率不低于42%,三向陀螺角速度输出不大于11(°)/s,具有较好的力学环境适应性与极高的角速度输出特性。     

基于角增量提取的旋转矢量算法研究

在某些由光纤陀螺或微机电陀螺组成的捷联航姿系统中,陀螺输出的是角速率。针对这种情况,归纳了基于角增量提取的二子样、三子样和四子样旋转矢量姿态算法,推导了这些算法的圆锥误差表达式,比较了它们的性能。     

风洞模型-支撑系统涡激振动测量与分析

以0.55m×0.4m低湍流航空声学风洞某模型及其支撑系统为研究对象,采用基于加速度传感器直接测量支撑系统和热线间接测量模型尾流相结合的方法,测量并分析了风洞模型-支撑系统的涡激振动模态,给出了测量方案和数据处理方法。采用基于加速度传感器的功率谱分析方法,获得了模型-支撑系统的三阶振动频率分别为31.1、120.9和221.4Hz;采用基于加速度传感器的频域滤波和频域积分方法,提高了有效信号的信噪比,获得了模型-支撑系统振动的振型和振动节点位置;采用热线测量模型尾流分离涡脱落频率的方法,获得了模型一阶和二阶振动的尾流涡激频率分别为31.1和124.1Hz,并从测量尾流速度脉动量获得了模型振幅变化和抖振边界信息。实验结果表明,采用热线测量模型尾流从而分析模型振动的方法,有利于小尺度的模型振动测量,而且相对于加速度传感器装于模型表面的直接测量方法而言,对试验模型的绕流流场干扰较小,为测量风洞试验模型的涡激振动模态提供了一种方法。     

动态角运动校准技术综述

介绍了国际动态角运动校准技术以及研制可溯源到国际单位制的角运动一次标准装置的最新进展.