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半球谐振陀螺仪的参数计算及误差测试方法的研究

赵洪波  
【摘要】:半球谐振陀螺是一种新型高精度、高可靠性的惯导级固态波陀螺,除了具有体积小、重量轻、功耗低、不用温度补偿、启动快、抗干扰能力强等优点外,还可以连续工作15年以上并保持所要求的性能,非常适合在卫星、空间飞行器等空间领域中使用。本文对半球谐振陀螺性能参数的测试方法,质量分布不均匀引起的漂移,固有频率裂解的误差机理,随机误差以及陀螺在三轴转台上的实验进行了研究。 首先,在基希霍夫-李雅夫假设的条件下,从薄壳理论出发,建立了半球谐振子二阶固有振型的动力学方程。对半球谐振陀螺的固有频率进行了计算,克服了以往的计算缺陷,对半球谐振陀螺仪基本性能参数如零偏、阈值、分辨力、标度因子和失准角进行了测试。通过推导计算找出了标度因子非线性度、不对称性产生的部分原因。 然后,建立了谐振子质量分布不均匀的动力学方程。分别推导了谐振子在参数激励和位置激励模式下质量分布不均匀引起的漂移模型,给出了固有频率裂解的解析表达式。 针对以往Allan方差辨识中存在的问题,给出了误差模型系数准确的辨识方法,并且通过陀螺寻北实验验证了随机误差对陀螺寻北精度的影响。 经过陀螺仪在三轴转台上的安装、对准,设计了速率翻滚试验方法辨识与角速率有关的误差模型系数的方法,通过实测数据验证了此方法的正确性。对转台误差和陀螺仪静态误差进行补偿,提高了误差模型系数的辨识精度。


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