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《中国人民解放军国防科学技术大学》 2000年
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机械抖动激光陀螺抖动偏频系统的研究与设计

汤建勋  
【摘要】: 机械抖动偏频激光陀螺作为惯性导航的一种理想器件,在国外已经步入实用阶段。然而国内的研制工作一直未能取得突破,其原因之一在于:对抖动偏频系统的研究不够深入,抖动偏频系统的性能不能满足抖动消闭锁的要求。本文对抖动偏频及抖动偏频系统进行了理论与实践研究,在抖动偏频系统设计中首次引入了有限元分析、计算机仿真和计算机辅助设计等技术,设计了能够满足抖动消闭锁要求的具有较高性能的抖动偏频系统。 从抖动过锁区的理论出发,经过分析和总结,得出了抖动消闭锁对抖动偏频系统性能要求:要求抖动机构具有较高的谐振频率,较大的抖动幅度:要求抖动控制器能够保持抖动偏频量的稳定;要求噪声注入装置向抖动中注入每半个周期变化一次的平稳的幅度随机噪声。这些要求被用来指导抖动偏频系统的设计与研究工作。 分析了抖动机构的性能要求,根据这些要求对抖动机构的设计方法进行了研究。针对抖动机构设计中存在的依赖经验的问题,首次将有限元方法引入抖动机构设计之中。通过使用有限元方法作为辅助分析工具,解决了抖动机构谐振频率设计和受力分析等问题。从而找到了一套设计抖动机构的新方法,并运用此方法设计制造了一种性能优良的抖动机构。 通过对抖动控制器的分析,得出了抖动控制器必须具有幅度控制环和频率跟踪环两个控制环路的结论。首次将计算机仿真技术引入幅度控制环路设计之中,解决了环路内部的非线性问题。并通过运用系统辨识方法,得到了幅度控制环路的传递函数。在此基础上通过控制系统计算机辅助设计方法对幅度控制环路进行了设计,取得了能够满足抖动控制要求的稳定性、响应速度、稳态误差的性能指标。设计了利用环路内部的自激振荡信号作为抖动信号的自激振荡型频率跟踪环,使抖动频率能够较好地跟踪抖动机构谐振频率。 研究了噪声类型和注入方式问题,得出了平稳的高斯分布的幅度随机噪声最适合消除陀螺动态闭锁的结论。研究了噪声注入效率问题,得出了噪声注入效率的计算公式。研究了抖动随机噪声的产生与注入方法,设计了实用的随机噪声注入方案, 国防科学技术大学研究生院学位论文 实现了向抖动中注入平稳的幅度随机噪声的目标,并通过实验找到消除闭锁误差最 合适的噪声强度为2%。 实验测得陀螺随机游走系数为0.0163’/在,漂移的均方根精度优于0.09’/h, 比例因子相对精度优于10只月订。测试结果表明:所研制的机械抖动激光陀螺具有较 高的精度,抖动偏频系统工作稳定,抖动偏频消闭锁的目标得到了较好的实现。
【学位授予单位】:中国人民解放军国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:V241.558

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 张伦东;机抖激光陀螺控制电路的研究与优化[D];国防科学技术大学;2005年
6 魏建仓;机抖激光陀螺及捷联惯导系统振动误差研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 王成宾;机抖激光陀螺抖动控制误差分析与补偿[D];国防科学技术大学;2006年
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10 张维娜;机抖激光陀螺机电特性分析与建模[D];国防科学技术大学;2009年
【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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5 陈慧波;丁锋;;基于输出快采样数据的确定性系统最小二乘盲辨识方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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10 阳斌;秦琳琳;吴刚;;基于混杂自动机的温室温度系统建模与控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘德铸;声学多普勒流速测量关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 包兴先;基于模型定阶和信号消噪的海洋平台结构模态参数识别研究[D];中国海洋大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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10 吕少麟;谢玲;陈家斌;;晃动基座下激光陀螺捷联导航系统初始对准的预滤波[J];光学精密工程;2009年10期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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1 汤建勋;机械抖动激光陀螺抖动偏频系统的研究与设计[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
2 潘献飞;基于机抖激光陀螺信号频域特性的SINS动态误差分析与补偿算法研究[D];国防科学技术大学;2008年
3 张庆华;高集成度激光陀螺小型化高压电源与抖动剥除技术的研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 于旭东;二频机抖激光陀螺单轴旋转惯性导航系统若干关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
5 张红良;陆用高精度激光陀螺捷联惯导系统误差参数估计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 谢元平;机械抖动激光陀螺鉴相解调与稳频技术的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
7 黄宗升;旋转式激光陀螺寻北仪的研究[D];国防科学技术大学;2007年
8 吴文启;基于动态约束分析的激光陀螺惯性测量与姿态参考系统研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
9 王宇;机抖激光陀螺捷联惯导系统的初步探索[D];国防科学技术大学;2005年
10 杨建强;四频差动激光陀螺相关技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 安倩;全反射棱镜式激光陀螺误差特性仿真研究[D];西安电子科技大学;2012年
2 谢绪煜;激光陀螺捷联惯导组件数据采集电路设计及实现[D];中北大学;2011年
3 刘兆梅;激光陀螺捷联惯性测量装置误差补偿研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 蔡刚刚;机抖激光陀螺单轴稳定平台控制技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
5 耿顺山;机抖激光陀螺捷联姿态测量系统的减振技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 粟荣涛;二频机抖激光陀螺信号的高速采集与处理[D];国防科学技术大学;2010年
7 罗成刚;提高高集成度激光陀螺抖动效率方法的研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 苏良河;基于FPGA的激光陀螺数字化控制系统的研究[D];西安科技大学;2012年
9 魏飞;棱镜式激光谐振腔偏振态检测技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 方倩;全反射棱镜式激光陀螺的误差仿真研究[D];西安电子科技大学;2011年
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