2022年国外惯性技术发展与回顾

惯性技术广泛应用于海、陆、空、天各种载体的导航、定位与控制。通过对2022年的IEEE惯性传感器与系统会议、DGON惯性传感器系统会议、MEMS国际会议和圣彼得堡组合导航会议等惯性技术相关会议文献以及惯性技术领域相关机构披露的动态信息进行的详细梳理,总结了光学陀螺、微机电(MEMS)陀螺、半球谐振陀螺(HRG)、加速度计以及新兴的量子惯性传感器等惯性仪表及惯性导航系统(INS)的发展现状,并对惯性技术领域的发展趋势进行了分析与展望。当前,惯性技术领域相关研究主要侧重于小型化、提高精度和降低成本等方面。其中,光学陀螺较为成熟,更为侧重于小型化相关研究;微机电陀螺正在致力于向导航级性能突破和发展;半球谐振陀螺主要着力于探索降低高端产品的制造成本。     

自主导航控制及惯性技术发展趋势

从协同化、体系化、一体化适应未来战争的信息化,跨域化、高速化、多用化适应未来战争的立体多维化,自主化、平台化、小型化适应未来战争的无人智能化3个方面概述了未来战略新常态下武器装备对自主导航控制的需求,进而对自主导航控制这一概念进行了简要概述.从精确打击入手,阐述了惯性技术对自主导航的重要性,提出惯性技术是自主导航控制的核心.最后,从惯性器件、惯性传感技术、惯性测试、新功能材料、新兴算法和软件技术等方面分析总结了惯性技术的发展趋势,并对我国惯性技术的发展提出了一些建议.     

惯性制导火箭橇试验橇体结构减振隔振设计

主要针对惯性制导火箭橇试验中惯性测量装置力学环境要求严格的难题, 提出采用斜劈面外形控制和发动机斜置的方式对火箭橇系统进行减振处理,对减振平台 施加柔性预紧力的方式进行隔振处理,有效控制惯性测量装置在火箭橇运行过程中所处 的加速度环境。通过模拟仿真与试验验证,该方法有效地将惯性制导段切向加速度控制 在3g 以下,竖向加速度控制在4g 以下,大幅度减小试验过程中切向和竖向振动值。为 以后惯性制导火箭橇试验力学环境控制提供重要支撑。     

直升机振动主动控制的机身/压电叠层作动器耦合优化法

直升机振动主动控制通常使用惯性作动器,一般惯性作动器的附加重量要占到机体重量的4％～5％才有较好的控制效果.压电叠层作动器(PSA)作为轻质、高效的执行元件用于直升机振动主动控制可有效地降低附加重量、提高控制性能.本文将压电叠层作动器用于直升机振动主动控制,并提出了机身/压电叠层作动器耦合优化法.采用基于频率响应函数的...     

中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心

正中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心是集团公司直属的惯性技术和产品测评权威机构,由北京自动化控制设备研究所代管。测评中心具有CNAS(中国合格评定国家认可委员会)、DILAC(国防科技工业实验室认可委员会)和总装备部军用校准和检测实验室认可资格。下设测试与评估、环境与可靠性实验、加速度计     

中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心

中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心是集团公司直属的惯性技术和产品测评权威机构,由北京自动化控制设备研究所代管。测评中心具有CNAS(中国合格评定国家认可委员会)、DILAC(国防科技工业实验室认可委员会)和总装备部军用校准和检测实验室认可资格。下设测试与评估、环境与可靠性实验、加速度计     

中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心

<正>中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心是集团公司直属的惯性技术和产品测评权威机构,由北京自动化控制设备研究所代管。测评中心具有CNAS(中国合格评定国家认可委员会)、DILAC(国防科技工业实验室认可委员会)和总装备部军用校准和检测实验室认可资格。下设测试与评估、环境与可靠性实验、加速度计     

中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心

<正>中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心是集团公司直属的惯性技术和产品测评权威机构,由北京自动化控制设备研究所代管。测评中心具有CNAS(中国合格评定国家认可委员会)、DILAC(国防科技工业实验室认可委员会)和总装备部军用校准和检测实验室认可资格。下设测试与评估、环境与可靠性实验、加速度计     

浅谈高精度惯性仪表制造技术特征中 不可忽视的制造工艺固有特性问题

重点研究了我国高精度惯性仪表产品制造技术如何突破传统机械产品制造工艺理念和认知框架,解决高精度惯性技术(原理)产品制造合格率、 参数稳定性和精度提高问题.首次在产品制造技术特征中从理论上提出了"制造工艺的固有(基因)特征性"概念,当研究提高惯性仪表精度的解决方案时,从制造角度应注意到这一"固有的遗传(基因)特征"抽象概念对产品精度影响作用.提出了在高精度惯性仪表的制造工艺设计中,应关注减小或消除这些制造工艺固有特征作为关键工艺控制因素.     

技术资料征订

《导航与控制》译文集是遵循《导航与控制》的办刊宗旨,本着跟踪先进技术,借鉴国外经验,拓宽惯性技术从业人员的视野,构筑高基点平台,服务科技人员,提高攻坚能力,加快我国惯性技术发展速度的目的而编辑出版的。译文集以国外近期相关先进技术为基础,收入了惯性技术及相关专业的文章,希望能对读者起到开阔视野,启迪思路及触类旁通的作用,以促进惯性事业的发展。     

中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心

<正>中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心是集团公司直属的惯性技术和产品测评权威机构,由北京自动化控制设备研究所代管。测评中心具有CNAS(中国合格评定国家认可委员会)、DILAC(国防科技工业实验室认可委员会)和总装备部军用校准和检测实验室认可资格。下设测试与评估、环境与可靠性实验、加速度计标定测试、转台标定等专业。具备包括激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺和微机械加速度计在内的,各类惯性系统和器件测试能力,标定、测试和评估手段齐备。     

头盔伺服系统的主动柔顺控制

 对头盔伺服系统(HMDPM)主动柔顺控制策略的主要内容——轨迹规划和控制方法进行了研究。首先,采用基于力反馈和滑动杆动力学模型的头部运动预测法进行轨迹规划,该方法利用并联机构(PM)分支杆长与运动平台位姿间的映射关系,通过力反馈信息和6-3UPS并联机构滑动杆动力学模型对头部运动进行预测,为头盔伺服系统的位置控制提供期望轨迹;然后,基于头盔伺服系统的动力学模型对系统的惯性项和非线性项进行了计算,设计了惯性项和非线性项补偿控制器,在进行头部运动跟踪的同时,实现了头盔显示器与头部间接触力的控制;最后,采用SimMechanics模块建立了HMDPM—人交互模型,并进行了相关验证实验。仿真结果表明,基于力反馈和滑动副滑动杆动力学模型的头部运动预测法能实时地、较为准确地预测出头部运动位置;基于动力学模型的惯性和非线性项补偿控制器不仅可以较为准确地跟踪头部运动,而且还能有效地减小头盔显示器与头部间的接触力,降低执行机构的刚度、减少系统摩擦力等非线性因素对使用者的干扰。     

适合于机动弹道导弹的星光—惯性组合制导系统研究

机动弹道导弹通常会带来较大的初始定位定向误差,星光-惯性组合制导系统能有效地修正初始定位定向误差,提高惯导系统的精度。本文详细介绍了基于一种随动平台的星光-惯性组合制导系统的原理;研究了随动平台跟踪星体的机理;推导了控制随动平台转动所需的计算公式;讨论了星体跟踪器对平台误差角的观测过程;导出了星体跟踪器的测量输出与平台误差角之间的数学方程。仿真结果表明了该方案的有效性。     

小型无人机的导航与制导仿真系统研究

研究了基于飞行器动力学模型的小型无人机的惯性组合导航与制导系统仿真技术,组合导航系统嵌入了飞行器的轨迹和姿态控制回路,建立了基于MATLAB/AEROSIM的组合导航计算机仿真系统,仿真系统包括惯性组合导航仿真模块、传感器仿真支持模块、飞行器6自由度动力学模型模块、飞行器轨迹生成、轨迹控制与姿态控制模块、导航仿真评估模块。基于该仿真系统,目前已开展惯性/卫星深组合、惯性/大气数据融合等理论算法和技术研究。     

中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心

<正>中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心是集团公司直属的惯性技术和产品测评权威机构,由北京自动化控制设备研究所代管。测评中心具有CNAS(中国合格评定国家认可委员会)、DILAC(国防科技工业实验室认可委员会)和总装备部军用校准和检测实验室认可资格。下设测试与评估、环境与可靠性实验、加速度计标定测试、转台标定等专业。具备包括激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺和微机械加速度计在内的,各类惯性系统和器件测试能力,标定、测试和评估手段齐备。中心目前拥有研究员4人,高工6人,中级以上职称技术人员14人;拥有各类大型设备     

2021年国外惯性技术发展与回顾

对2021年IEEE惯性传感器与系统会议、MEMS国际会议、圣彼得堡组合导航会议等惯 性技术相关会议文献,以及惯性技术领域相关机构披露的动态信息进行详细梳理。总结了光学陀 螺、微机电(MEMS)陀螺、半球谐振陀螺(HRG)、原子陀螺和加速度计等惯性仪表及惯性系统的发 展现状,并对惯性技术领域的发展动向进行了剖析与展望。     

适用于高精度惯性平台系统的精密加矩电路设计与实现

精密加矩电路通过给陀螺力矩器施加电流,驱动惯性平台系统相对惯性空间进行转动,其精度精度直接关系到惯性平台系统自标定与自对准精度能否实现。本文针对高精度惯性平台系统的需求,采用大电流粗加矩和小电流精加矩两种加矩电路的方式,兼顾了平台系统快速转位以及精确电流控制的要求。采用数字控制的二元调宽电路实现电流的精确控制。试验结果表明,精密加矩电路可以满足高精度平台系统自标定和自瞄准的要求。     

利用激光进行陀螺动平衡

本文是是NASA 72-22524“用激光解决惯性控制及导航技术中测量与精密技术问题的实验和理论研究”中之第4章。该报告原为柏林技术大学导航及航空系的研究报告。     

参数不确定空间机械臂系统的增广自适应控制

讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基两杆空间机械臂系统的控制问题,为此对系统的运动学、动力学作了分析。结果表明 :结合系统动量守恒及动量矩守恒关系得到的系统广义Jacobi关系、以及系统的动力学方程将为系统惯性参数的非线性函数。证明了借助于增广变量法可以将增广广义Jacobi矩阵以及系统动力学方程表示为一组适当选择的惯性参数的线性函数。在此基础上,给出了系统参数未知时,空间机械臂末端抓手跟踪惯性空间期望轨迹的增广自适应控制方案。通过仿真运算,证实了方法的有效性。     

自主空中加油变质量无人机建模与控制

针对空中加油任务中无人作战飞机(UCAV)的位置保持问题,进行了变质量UCAV的动力学建模与控制律设计.综合考虑了燃油传输对UCAV质量、惯性矩阵和质心位置的影响,基于相对惯性系的状态变量,推导了UCAV的动力学方程.建立了一个简单的油箱模型来模拟加油过程,设计了H∞最优控制律来实现UCAV的位置保持.通过非线性仿真,分析了燃油传输带来的动力学影响,仿真结果验证了模型的有效性和控制律的性能.