高精度液浮陀螺系统的设计研究

【摘要】：本文研究了液浮力反馈速率陀螺的设计、误差分析、减小误差的措施、提高陀螺系统可靠性的方法、陀螺的测试和数据处理。重点讨论了信号器、力矩器、浮子和控制回路的设计及其相关的关键技术。其主要研究内容和研究成果如下: 1.分析了液浮力反馈速率陀螺的静态漂移误差和动态测量误差,给出了静态漂移误差和动态测量误差的数学模型。 2.设计了两种不同结构的信号器,并推导出这两种信号器梯度的表达式。 3.研究了信号器输出信号的处理方法,并针对传输线上分布电容对信号器输出信号的影响提出了解决措施。 4.设计了力矩器,推导了力矩器刻度因数的表达式,并给出了稳定力矩器刻度因数的措施。 5.设计了液浮力反馈速率陀螺的控制回路,通过采用比例一积分控制和迟后一超前校正及参数优化、零极点配置、系统仿真,使陀螺系统的固有频率从40HZ左右提高到80HZ以上。 6.研究了液浮陀螺的阻尼比随温度变化剧烈的问题,提出采用陷波滤波器补偿陀螺阻尼比的方法。该方法将陀螺的阻尼比范围由原来的0.3～2.7减小为0.5～0.8(温度范围均为:85℃～-55℃)。 7.分析了影响液浮力反馈速率陀螺静态漂移误差的主要因素,提出了减小各种干扰力矩的措施。并提出了减小浮子静不平衡量、提高静平衡精度的闭环工作平衡法和变力矩器刻度因数法。 8.研究了陀螺电机的可靠性,给出了提高电机可靠性的措施和提高陀螺系统可靠性的方法。