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超流体陀螺模型研究及仿真

宋宝璋  
【摘要】: 超流体陀螺是基于低温物理技术的新型陀螺,具有高精度特性,但目前仍处于物理原理研究阶段。因此,对超流体陀螺在应用领域的研究有重大的现实意义。论文将对典型的双结构超流体陀螺模型进行研究,并对其改进模型进行探索。 论文研究了双结构超流体陀螺方案的基本原理和各部件的工作机理,并导出了解算恒定输入角速度的运动方程及进行了分析。根据双结构超流体陀螺的运动方程建立了陀螺的数学模型,通过仿真证明了双结构超流体陀螺能够检测地球自转角速度的可行性;该模型能够有效解算恒定输入角速度值;调节陀螺的敏感面积和薄膜面积,可进一步提高陀螺的检测精度。 为了解决变输入角速度问题和提高超流体陀螺的检测精度和扩大角速度检测范围,论文提出了一种陀螺改进模型。对于变输入问题,论文从理论上对双结构超流体陀螺的检测原理进行分析得出了变输入角速度解算方程。仿真可知,双结构超流体陀螺在一定角速度范围内有效跟踪变输入角速度;在检测精度的扩展方面,论文从理论上对干涉栅结构超流体陀螺原理进行了分析,并重新列写了陀螺运动方程,及对方程解的特性进行了分析;建立了该陀螺的数学模型,仿真可知该陀螺的检测精度比双结构超流体陀螺提高了一个量级,精度可达10 ? 4/h。 论文研究的超流体陀螺具有发展成超高精度陀螺仪的潜质,在惯性技术领域具有广阔的应用前景。


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