基于温度的挠性陀螺多速率精确标定技术研究

分析了一类智能交通系统(intelligent transportation system,ITS)用挠性陀螺的标度因数与输入角速率和环境温度之间的非线性关系,重点研究了不同环境温度下标度因数的变化规律及其标定问题.充分考虑了输入角速率与环境温度对挠性陀螺标度因数的影响,首次提出了一种基于环境温度的挠性陀螺多速率精确标定与补偿方法,建立了高阶、高次、非线性的标度因数拟合模型.实验研究结果表明,相对现有技术,提出的模型拟合精度较高且应用简便,能够有效地降低温度对标度因数的影响,提高挠性陀螺的温度适应性.     

一种改进的挠性陀螺POS标度因数误差补偿方法

针对航空遥感的作业环境特点,分析了一类位置姿态测量系统(position and orientation system,POS)用挠性陀螺的标度因数与输入角速度之间的关系.通过实验发现了在小角速率范围内陀螺标度因数与输入角速度呈规律性的“双曲线”关系.提出了一种改进的多位置动静混合误差标定与补偿方法.首先根据输入角速度的正负分别标定陀螺标度因数并建立两者的对应关系,然后在误差补偿时根据输入角速度的方向和数值变化更新标度因数及其他误差系数,进而提高误差补偿精度.实验结果表明,利用改进方法进行误差补偿后POS角测量精度可以提升约20％.     

基于带温箱单轴转台的光纤陀螺自动测试系统设计

光纤陀螺的标度因数和零偏稳定性是影响其测量精度的重要指标。光纤陀螺对温度较为敏感,因此需要对其进行使用温度范围内的高低温测试,以全面评价光纤陀螺的性能。光纤陀螺测试时,需要控制转台和温箱,同时保存和处理光纤陀螺的输出数据,操作烦琐,容易出错。带温箱单轴转台的光纤陀螺自动测试系统能够按输入转速点、温度点进行速率测试、位置测试以及高低温测试,实现带温箱单轴转台的自动控制,并生成测试报告。     

速率偏频激光陀螺寻北仪标度因数的在线估计

为满足高精度寻北的工程需求,针对激光陀螺内部腔体温度变化和锁区不稳定性等因素会使速率偏频激光陀螺标度因数发生缓慢变化的问题,提出了在线估计标定因数的方法,并研究了速率偏频激光陀螺寻北仪及其标度因数测量误差.首先,通过标度因数实验研究其变化规律;然后,仿真分析了激光陀螺标度因数测量误差对寻北精度的影响;最后,根据陀螺测量...     

双轴陀螺测试转台回转误差测量方法研究

回转误差是伺服转台的主要性能指标之一,对导航系统漂移误差的补偿起着重要作用。为提高惯导系统的导航精度,针对惯性器件的性能测试,对某型双轴陀螺测试转台回转误差的测量方法进行了研究设计。介绍了双轴陀螺测试转台的工作原理和系统误差,重点研究了其回转误差测量原理,并以该测试转台为对象,对其回转误差进行具体测量,从而实现对双轴陀螺测试转台的检验。     

面向不动产实地测量系统的光纤陀螺分段标定技术研究

为解决不动产测量问题,针对光纤陀螺标定方案对捷联惯性测量解算的影响,对光纤陀螺分段标定的技术方案进行描述,给出标定具体数学模型,介绍了如何选取最佳标定点,解决了如何处理分段点不连续的问题。最后进行实测数据处理,给出不同标定方案下姿态误差分析,结果显示:分段标定可较大程度减小光纤陀螺标度因数非线性度,能够减小标度因数误差对导航精度的影响,分段标定方案切实可行。     

测试转台轴线不正交对测量精度影响的分析

论述了由于测试转台横轴与竖轴不正交,光电测角装置在测试转台上作测试试验,产生测量参数的误差。提出误差推导的一种新方法,利用向量旋转及坐标系变换理论推导出误差公式。通过对光电平台的检测,测得不同正交度情况下的测量参数误差。实验结果是不正交度在β≤5′时,方位角最大误差为-5″;俯仰角最大误差为-13.2″,均符合精度要求。     

提高测角精度的双读数头转台设计

转台的测角精度在测量轴类零件的圆度、圆柱度等几何精度中起着至关重要的作用。为了提高轴类零件测量仪中转台的测角精度和稳定性,研发了一台采用双读数头结构的数控转台。首先分析了双读数头消除误差的原理,并比较了数模信号取平均值法的优缺点。然后在转台结构方面进行了创新设计,采用气体静压的半球轴承技术减小制造和调试难度。最后采用自准直仪进行单、双读数头两种方案的转台测角精度对比实验,实验表明,对双读数头数字信号采用求平均值法,能有效提高转台测角精度。     

闭环光纤陀螺零偏与标度因数的综合补偿

温度特性和非线性是影响光纤陀螺精度的重要因素,为研究闭环光纤陀螺的复合模型及补偿方法,在组建的测试系统下,在全温范围内各速率点处分别测试闭环光纤陀螺仪的标度因数和零偏。根据所测结果,分别建立与温度、速率相关的零偏和标度因数非线性模型,采用多项式回归分析的方法确定模型的参数。通过实测验证:建立的模型能够较好地反应光纤陀螺的温度与标度因数非线性特性,采用该模型对IFOG进行综合补偿后,其精度有了较大的提高。相比于传统方法,该方法简单,可靠,经济且易于实现。     

基于三轴惯性测试转台的集成惯性传感器ADIS16355实验研究

惯性传感器在导航系统中应用广泛,为了保证上述给定应用的适应性及满足应用的精度要求,需要对传感器进行必要的性能参数实验研究。以ADI公司的ADIS16355惯性传感器为研究对象,首先介绍它在导航中的应用及其数据读取基本操作;接着介绍SGT320E型三轴多功能转台,通过该转台进行了ADIS16355传感器固定零偏、标度因数、标度因数非线性及长期稳定性性能指标的实验,应用Matlab软件对传感器输出数据进行分析。详细介绍了实验步骤及实验结果分析,结果表明ADIS16355XYZ轴陀螺仪固定零偏、标度因数符合其数据手册指标。     

精密转台角分度误差补偿

为了修正精密转台中由圆光栅安装偏心、倾斜等引起的角分度误差,提出一种基于稀疏分解的角分度误差补偿方法。首先,分析了圆光栅安装偏心、倾斜等对精密转台角分度误差的影响。然后,根据圆光栅测角误差中不同阶次误差项的特性,结合稀疏分解思想与谐波分析建立了角分度误差补偿模型,对转台的角分度误差进行补偿。最后,搭建试验平台,采用提出的角分度误差补偿模型对精密转台角分度误差进行修正,验证该方法的有效性。试验结果表明:该方法能够将角分度精度提高2个数量级,对角分度误差最大值为90.85"的转台进行误差补偿后,能够使角定位误差的最大值减小到0.64"。采用该方法进行误差补偿后,能够显著提高角度定位精度,结果满足精密转台角位移的高精度测试要求。     

IMU转动角速度对旋转SINS的精度影响分析

针对惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)旋转角速度变化过程对旋转调制型捷联系统(strapdown inertial nav-igation system,SINS)定位精度的影响进行分析和研究。例举IMU旋转方式并分析旋转自补偿技术调制惯性器件偏差的基本原理;详细推导了IMU运动状态变化过程对调制型捷联系统导航精度的影响并分析了IMU正反转方案的误差特性,最后根据仿真分析确定旋转角速度的选取依据。在理论分析的基础上进行了仿真实验。结果表明,IMU的旋转运动可以有效地调制惯性器件部分偏差,但是旋转角速度的大小及角速度变化过程依然会对调制型捷联系统的定位精度产生影响。     

高精度角位移平台的研制及误差补偿*

在拉曼光谱仪中,要求承载分光元件转动的角位移平台在具备较大的转动范围、较高的转角分辨率和转角定位精度的同时还具备较快的转动速度,传统的几种驱动方式很难同时满足上述所有要求。有鉴于此,设计了一种采用力矩电机直接驱动技术的高精度角位移平台。一般控制方法的控制精度在很大程度上依赖于反馈元件的测量精度,为了突破反馈元件测量精度对整个控制精度的影响,采用了一种更为精确的误差补偿校正技术,并搭建了误差测量装置,将测得的绝对转角误差在控制器中通过一定的控制算法加以有效的补偿。最后,对结构设计和误差补偿校正的效果进行了实验检测。结果显示:当测量步距为1°时,双向绝对定位精度优于1.008″;当测量步距为10°时,双向绝对定位精度为0.648″;回转轴系的轴向晃动误差小于±5″。以上结果验证了该角位移平台具有机械精度高、转角分辨率高、定位准确等技术优势,能够满足拉曼光谱仪等相关仪器的使用需求。     

基于两步修正法的 MEMS 三轴陀螺仪标定方法

针对目前三轴陀螺仪标定存在依赖于昂贵的转台设备或标定参数不完全的问题,本文提出了一种了基于两步修正法的MEMS三轴陀螺仪标定方法。该方法首先使用六位置法对加速度计12参数模型、三轴陀螺仪比例因子、三轴陀螺仪静态零偏进行标定补偿,然后对三轴陀螺仪非正交误差模型建模,进行系统级标定。两步修正法可实现在无精密设备条件下快速准确的对各项误差进行辨识,获得良好的标定效果。仿真实验表明,本文算法所获得的非正交误差均值接近1%,标准差小于0.1%;比例因子误差均值小于0.14%,标准差小于0.004%,且具有很好的一致性。实际实验表明,65 s纯惯性导航姿态更新结果中,该标定方法的俯仰角误差精度可以达到0.624°,横滚角误差精度可以达到0.67°。     

偏振导航传感器测角误差分析与补偿

借鉴沙漠蚂蚁等昆虫利用天空偏振模式进行导航的方法,设计了偏振传感器来获取导航系统的航向角。为提高偏振传感器的测角精度,研究了影响偏振传感器测角精度的误差因素与补偿方法。讨论了如何利用偏振传感器从天空偏振模式中提取偏振方位角信息的方法,分析了影响偏振测角精度的主要误差因素,建立了偏振传感器的测角误差模型。根据测角误差模型,推导了偏振方位角的解算方法,并利用最小二乘算法,通过估算模型的误差参数值间接补偿测角误差。最后,采用提出的误差补偿算法在晴朗天气下进行了实验测试。测试结果表明：误差补偿后测角精度得到明显提高,约为0.17°（3σ）。实验结果验证了提出的误差补偿算法可以实现对角度误差的有效补偿。     

双转台五轴机床空间误差补偿技术研究

几何误差、热误差和切削力误差占到了机床总误差的75%,对这3项误差进行控制是提高机床加工精度的关键所在。以双转台五轴机床的空间误差作为研究对象,通过对加工位置、主要热源及电动机电流等相关因素进行分析,确定空间误差建模所需的位移变量、温度变量和切削力变量。以现有的多种误差建模方法为基础,通过对信息融合技术进行研究,提出一种机床空间误差的多模型融合预测方法,建立综合反映几何误差、热误差和切削力误差的最优空间误差模型。最后以DSP为核心,设计空间误差补偿器,实施空间误差补偿,验证补偿效果。结果显示,建立的模型预测精度较高,残差小于2μm,而实施空间误差补偿后,加工零件的轮廓误差也由15μm降到了5μm,补偿效果明显。     

大型精密转台高精度角度微驱动装置的研制

针对用于标定和检测的大型精密转台(要求其定位误差≤±0.5″),研制了高精度角度微驱动装置。介绍了转台的总体结构,给出了角度微驱动装置的驱动原理和构成。该角度微驱动装置主要通过一个角位移转换机构把精密直线位移转化为精密角位移来实现高的角度分辨率,其在驱动转台旋转的过程中几乎不给转台带来轴向力和径向力,因此不影响转台的轴系精度。为了满足定位要求,转台设计采用了粗精结合、二次定位的方法,即先采用力矩电机进行粗定位,然后使用角度微驱动装置来实现精定位。最后,从理论上计算了角度微驱动装置的分辨率并进行了测试和应用验证,证明此角度微驱动装置的分辨率优于0.08″,满足转台定位精度要求。     

微型高精密惯导测试转台结构设计及力学分析

惯导测试转台在航空航天领域有重要作用,是模拟、测试、仿真等的关键设备。文中基于用户需求,提出一种转台的轻量化设计方法,运用UG软件实现建模和优化,并进行有限元分析,结果表明主要零件及结构总体的强度和刚度均满足设计要求。同时,该转台的前6阶频率在555.44 Hz和1 534.7 Hz之间,满足共振频率≥450 Hz的要求。在飞行器微型化的趋势下,该微型高精密惯导测试转台的设计方法可为类似产品的设计提供参考。