基于MEMS陀螺儀的飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試系統(tǒng)研究.pdf

1、穩(wěn)定和控制問題是飛行器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一,動(dòng)導(dǎo)數(shù)是用來衡量飛行器穩(wěn)定性的重要參數(shù)。風(fēng)洞自由飛試驗(yàn)可以避免支桿對(duì)動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)量結(jié)果的影響，因此完全沒有干擾影響的風(fēng)洞自由飛動(dòng)導(dǎo)數(shù)試驗(yàn)技術(shù)至今還在探索發(fā)展。
　　論文的目的在于改進(jìn)目前采用的首先以高速攝影獲取原始姿態(tài)角數(shù)據(jù)，然后根據(jù)模型平面運(yùn)動(dòng)方程通過極大似然準(zhǔn)則辨識(shí)動(dòng)導(dǎo)數(shù)的方法。論文設(shè)計(jì)了一種基于MEMS陀螺儀的嵌入式測(cè)試系統(tǒng)來測(cè)量姿態(tài)角運(yùn)動(dòng)，研究了利用角度/角速相平面法來判斷動(dòng)導(dǎo)數(shù)的方法

2、。
　　首先在總結(jié)研究飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試及其相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用高速M(fèi)EMS陀螺，以ARM微控制器為核心處理器，完成了測(cè)量精度、轉(zhuǎn)換速率、帶寬、體積及功耗等滿足風(fēng)洞自由飛動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)量要求的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)總體方案及其軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，根據(jù)功能將測(cè)試系統(tǒng)硬件分為角速度測(cè)試模塊、自動(dòng)增益調(diào)理模塊、采集處理模塊、無線收發(fā)模塊、電源管理模塊等部分；采用匯編語言與高級(jí)語言混合編程完成了系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的軟件設(shè)計(jì)。完成了測(cè)試系統(tǒng)硬

3、件加工和軟硬件聯(lián)合調(diào)試。
　　其次，完成了飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試系統(tǒng)調(diào)試與校準(zhǔn)，利用伺服電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)MEMS陀螺進(jìn)行多組不同條件下的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，采集不同轉(zhuǎn)速下的陀螺輸出，依據(jù)最小二乘法擬合出陀螺輸出運(yùn)動(dòng)模型；對(duì)影響陀螺測(cè)量精度的各種誤差因素進(jìn)行了分析研究；在現(xiàn)有的慣性速率機(jī)電系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)較高頻率角運(yùn)動(dòng)激勵(lì)情況下，利用伺服電機(jī)直線加速方式和陀螺儀自測(cè)功能測(cè)試了陀螺儀的頻率響應(yīng)；采用漸消因子自適應(yīng)卡爾曼濾波進(jìn)行陀螺儀和加速度計(jì)數(shù)據(jù)融合，獲