制导用液浮磁悬浮摆式加速度计的研究

火箭等宇宙飞行器的导航、制导系统用惯性传感器(陀螺、加速度计),要求具有很高的精度。航空宇宙技术研究所,过去对惯导用液浮惯性传感器的高精度化进行了大量研究工作。研究试制了液浮单自由度大速率积分陀螺及液浮摆式加速度计。为了提高性能,这些惯性传感器都是将常平架浮在与比重相等的浮油中,以便减轻轴承上的负荷。而且输出轴承是采用宝石轴承,可以减少绕输出轴的有害力矩。不过,这种轴承在宝石与尖轴之间不可避免的有松动和微小的接触摩擦。这就是妨碍传感器高精度化的重要原因之一。因此,为了将这些惯性传感器的输出轴改为电磁非接触悬浮,曾对自控型(交流谐振型)八极磁轴承方式进行了理论和实验研究,并取得了必要的设计资料。     

射流惯性平台

符号S拉普拉斯算子scfm每分钟内标准立方吸,标准卯/分K增益Kcomp反馈增益PDM脉冲持续时间调制- .本文系美国航空与宇宙航行学会(人IAA)召开的“制导、控制和飞行力学会议”上发表的一篇论 文(70一1009号)的摘要。T陀螺传感器时间常数Tcomp反馈时间常数题目 本文叙述了用于空对地导弹的视线愤性制导的射流惯性平台的发展情况。 在这种制导方式中,假设在导弹发射前,飞行员已捕获到目标,和飞行员引导导弹指向预定的拦击点,导弹发射后基本上按直线弹道飞行。平台在发射时运转,它在俯仰、滚动和偏航轴上提供控制讯号,并可作为加速度计的安装…     

中高精度捷联惯导系统的无转台标定

阐述了一种无转台标定中高精度惯导系统的方法,依据正交轴上加速度计输出矢量和等于重力的原理,标定出加速度计输出模型中相关参数。对于陀螺参数的标定,先通过翻转法得到陀螺标度因数的粗略值,再通过观测导航系统速度误差,求出陀螺相关安装误差并修正陀螺标度因数,最后根据静止时陀螺输出矢量相对关系得到陀螺零位。仿真和实际试验验证了这种标定方法的可行性。     

挠性摆式加速度计(FHPA)的研究

1.前言在惯导系统中,加速度计作为检测载体加速度的传感器,与陀螺共同构成惯性导航控制系统。加速度计大致可分为摆式与非摆式两种。目前,惯导系统中多采用摆式加速度计。摆式加速度计的摆组件的支承方式有尖轴式,宝石轴承式,挠性支承式以及磁轴承式。实践证明,尖轴式,宝石轴承式和无接触型的磁轴承式都存在一定的固有缺陷。例如尖轴式宝石轴承式,尽管加工精度很高,但仍然不可避免的存在配合间隙。因而产生了输出轴不稳定的摩擦力矩。磁轴承虽然能够有效的减少摩擦,但这种轴承是由机械和电气两部分构成,其结构较复杂,     

陀螺/加速度计稳定环对“动中通”系统的扰动校正

针对"动中通"系统两次上位机指令间隔中载体姿态变化的扰动,提出了基于三轴陀螺和加速度计的稳定回路跟踪控制方法。该方法在传统伺服系统电流环、速度环和位置环的反馈回路中增加了负载速度前馈补偿和稳定回路位置校正环节。利用陀螺和加速度计的测量数据融合、稳定跟踪修正的原理隔离载体姿态变化,对测量噪声信号用卡尔曼滤波技术进行估计和误差补偿,有效地提高了系统对姿态扰动的隔离度。仿真验证结果表明,伺服稳定系统的响应时间小于200ms,动态跟踪误差小于0.1°,隔离度高于97%,具有较高的跟踪精度,能够满足工业应用稳定跟踪控制。     

采用磁阻传感器与加速度计的电子罗盘设计

基于磁阻传感器与加速度倾角计的电子罗盘由微控制器实现角度换算与输出.16位计数器对加速度计输出脉宽信号中断计数,磁阻传感器3轴输出的差分信号转换均由24位A/D直接转换,全部实现信号无缝直连.利用磁阻芯片的置位/复位电流带通的正反脉冲消除系统温度漂移及偏移,其软件以数字低通滤波器滤除随机干扰.     

用于锁模光纤激光陀螺的相敏检测

通过采用锁相放大器,演示了一种性能明显提高的锁模光纤激光陀螺.结果表明锁相放大器的输出与转动速率之间具有理想的线性关系,并对两脉冲(在时间间隔测量过程中引起相位误差)之间的光强差不敏感.与以往报道的时间间隔测量相比,演示了长期稳定性提高了二个数量级.     

用于锁模光纤激光陀螺的相敏检测

通过采用锁相放大器,演示了一种性能明显提高的锁模光纤激光陀螺.结果表明锁相放大器的输出与转动速率之间具有理想的线性关系,并对两脉冲(在时间间隔测量过程中引起相位误差)之间的光强差不敏感.与以往报道的时间间隔测量相比,演示了长期稳定性提高了二个数量级.     

一种新的捷联惯导快速对准方法

为了提高初始对准的速度,将等效加速度计和陀螺误差作为观测量,提出一种快速对准的新方法。在常规方法的基础上,建立了等效加速度计和陀螺误差方程及新的观测方程,并分析了状态可观测度,推导了最优估计及对准精度。最后,进行了仿真,结果表明两者对准精度相当,时间上远远优于常规方法。该方法通过引入陀螺信息,充分利用了外部测量信息,加快了方位失准角的估计速度,有效缩短对准时间,具有重要的应用参考价值。     

光纤陀螺捷联惯导系统速度算法的改进研究

划桨误差的确定与补偿是影响高动态、恶劣振动环境下捷联惯性导航系统速度计算的重要问题。传统的捷联速度算法一般是基于陀螺的角增量信号和加速度计的速度增量信号。当应用于输出为角速率的光纤陀螺捷联惯导系统时就受到局限。针对光纤陀螺捷联惯导系统输出为角速率和加速度的情况,提出了一类新的划桨误差补偿算法,并进行了优化,给出了算法的划桨误差表达式,并进行了仿真分析。结果表明,新的算法精度较传统算法有显著提高。     

捷联惯导传感器系统的评价程序

火箭上所装备的陀螺及加速度计,是测量飞行中火箭姿态的最基本的检测器。特別是在纯惯性制导系统的自检场合,它们作为检测器的主要组件,其性能的好坏将对整个制导系统的精度有重大影响。所以在进行惯性制导系统的研究试制中,对这些传感器系统的各种特性,如力矩反馈增益的大小,反馈系统响应时间的迟滞及各种误差的影响等,必须有进行详细评价的系统。本报告就是介绍对火箭等惯性制导系统中捷联方式用的大速率积分陀螺,挠性摆式加速度计等惯导传感器系统的各种特性进行评价而试制的模拟系统。对应不同任务的惯     

国外导弹、航天与飞机应用动力调谐陀螺仪

本文比较详细地介绍了动力调谐陀螺仪的原理,这种陀螺因具有结构简单、体积小,重量轻、成本低等优点,所以发展很快,用途甚广,现已成熟地作为第三代惯性级仪表,作位置陀螺用于平台系统,作速率陀螺用于捷联系统。目前,这种陀螺仪已广泛地应用于航空、航海、导弹、宇宙飞行器的控制、制导和导航系统。文章还介绍了国外一些主要国家研制生产动力调谐陀螺仪的情况。     

低成本MEMS惯性测量单元设计

对MEMS集成三轴陀螺和加速度计传感器进行了分析、研究,设计了低成本MIMU系统,并对采集数据进行建模分析与Kalman滤波处理。实验测试结果表明,以MPU-3000和ADXL345器件设计的低成本惯性测量单元原理简单,输出数据经滤波后满足民用级精度要求。     

基于PMAC的稳定平台伺服系统设计

研制了一套基于PMAC运动控制卡的陀螺稳定平台系统。该系统以PMAC为核心控制模块,光纤陀螺为速度环反馈传感器,光电编码器为位置环反馈传感器,实现了稳定平台的位置跟踪和伺服稳定两个功能。介绍了系统的工作原理和控制结构,分析了系统的软硬件设计,以及伺服控制算法描述。实验结果表明,该系统完全达到稳定平台性能要求,系统稳定性好且控制精度高。     

差动位移传感器自动检定系统

差动位移传感器自动检定系统由激光干涉仪、计算机、动态数据采集接口卡、电机驱动接口卡及配套软件等组成.程序控制步进电机速度与启停,按采样脉冲或程序从电箱读取干涉仪测量值.再放大传感器输出的电压信号、采样保持并A/D转换.由程序或手动控制动态数据采集卡输出采样脉冲,同时输入干涉仪电箱和传感器A/D卡,锁存适时读数,从而实现光电在线自动检定.     

自控型八极磁力轴承系列的实验研究——导航系统中浮动型惯性敏感元件用磁力轴承系列的研究(2)

1.绪言用于火箭等宇宙飞行器惯性导航装置中的惯性敏感元件,其精度要求是很高的。过去本所(日航技研所)研制的液浮惯性敏感元件(液浮式一自由度广角积分陀螺,液浮振子型加速度计),为了得到高分辨率和高精度,使常平架浮筒浮在等于其平均密度的油中,而在输出轴上使用高精度的宝石尖轴承,以减低绕输出轴所发生的无用转矩。然而,这种轴承在宝     

基于逆V波形的无杂波区目标检测算法研究

步进频合成宽带技术是一种易于雷达工程实现的距离高分辨技术,但其对目标速度估计十分敏感。逆V步进频波形具有天然的高精度测速性能,在得到目标速度后,通过调整信号参数可将目标距离像移到无杂波区。因此,逆V步进频波形适用于对地目标探测雷达。根据目标速度调整步进频波形参数,在合成宽带成像仿真过程中实现目标和杂波的分离。结果表明,该方法能够准确估计目标速度,并根据目标运动速度自适应调整脉冲重复时间,使得目标距离像与杂波具有可分性。     

用于日本H-Ⅱ运载器的环形激光陀螺捷联式惯性测量装置的研究

日本研制的 H-Ⅱ运载器采用环形激光陀螺和加速度计组成的捷联式惯性测量装置(IMU)。H-Ⅱ运载器将在1993年进行首次发射。目前,由日本宇宙开发事业团(NASDA)和日本航空电子工业有限公司(JAE)承担的该捷联式惯性测量装置的飞行模型样机正在研制。该装置工程模型(EM)的鉴定试验已于1989年5月成功地完成了。本文概要地介绍了惯性测量装置工程模型的设计和测试结果,同时还介绍了继在1985年西德陀螺会议录发表题目为《日本宇航应用环形激光陀螺的研究》一文后环形激光陀螺在空间应用时环境特性的改进评价试验结果。     

基于可观测性分析的混合式惯性导航系统连续自标定模型选择

针对混合式惯性导航系统连续自标定的系统模型选择问题,从模型中惯性仪表安装误差的可观测性出发,分析了不同模型的可观测性和适用条件。根据不同动力学方程和观测方程构建了3种不同的混合式惯性导航系统连续自标定模型,从可观测性定义出发分析了惯性仪表安装误差与系统观测量之间的关系,以判断系统是否可观测。分析结果表明,选择失准角方程作为动力学方程、加速度计输出作为观测方程和选择框架角方程作为动力学方程、加速度计和平台框架角传感器输出作为观测方程时,系统模型是可观测的。对3种系统模型进行了仿真和试验分析,验证了理论分析结果的正确性。     

光学陀螺的预测

环形激光陀螺在光学速率传感器中是唯一实用在惯性导航系统中的光学陀螺。如果用于捷联惯导系统,可以从根本上提高精度。所以,预计它将占领导航及制导控制陀螺的主流。光纤陀螺,由于采用将光源置于相干光路之外的无源结构,所以不存在上述环形激光陀螺所不足的低角速度的非线性问题。为达实用水平,各国都在全力开发,预计占领陀螺主流地位尚需一定时间。随着有关材料的开发,到21世纪其优越性可能超过静电陀螺。