機(jī)抖激光陀螺捷聯(lián)系統(tǒng)抖動(dòng)耦合誤差分析及其抑制方法研究.pdf

1、隨著國(guó)內(nèi)機(jī)抖環(huán)形激光陀螺（以下簡(jiǎn)稱“DRLG”）技術(shù)成熟度的不斷提高，機(jī)抖環(huán)形激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“慣導(dǎo)系統(tǒng)”或“系統(tǒng)”）在國(guó)內(nèi)慣性技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，而DRLG特有的機(jī)械抖動(dòng)特性使其在慣性測(cè)量單元（以下簡(jiǎn)稱“IMU”）中必然存在抖動(dòng)耦合誤差。抖動(dòng)耦合誤差的特性分析及抑制方法研究對(duì)于進(jìn)一步提高慣導(dǎo)系統(tǒng)精度具有非常重要的作用。作者根據(jù)硬捷聯(lián)和軟捷聯(lián)兩類慣導(dǎo)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，開展各自的抖動(dòng)耦合誤差特性分析，重點(diǎn)研究IMU在抖

2、動(dòng)激勵(lì)下的耦合響應(yīng)特性，提出“四心合一”的IMU設(shè)計(jì)準(zhǔn)則抑制抖動(dòng)耦合誤差。論文主要完成以下研究工作：
　　a)推導(dǎo)IMU及慣導(dǎo)系統(tǒng)抖動(dòng)耦合誤差的傳遞公式，建立IMU及慣導(dǎo)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，利用有限元等數(shù)值分析手段進(jìn)行特性驗(yàn)證；重點(diǎn)模擬不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)抖動(dòng)耦合運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)和多激勵(lì)源的耦合響應(yīng)數(shù)值仿真分析，構(gòu)建耦合響應(yīng)的多參數(shù)仿真研究平臺(tái)。
　　b)進(jìn)行硬捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)抖動(dòng)耦合誤差及抑制方法研究。硬捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的慣

3、性器件通過一系列的剛性聯(lián)接與載體捷聯(lián)?！坝步萋?lián)”時(shí) DRLG存在抖動(dòng)能量傳遞范圍大，比例高，受外部環(huán)境影響大等問題，影響 DRLG抖動(dòng)偏頻消除鎖區(qū)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，會(huì)導(dǎo)致DRLG零偏的常值項(xiàng)和隨機(jī)項(xiàng)均會(huì)明顯增加。通過對(duì)硬捷聯(lián)IMU及慣導(dǎo)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并提出采用外部振動(dòng)隔離手段來解決硬捷聯(lián)樣機(jī)慣性件零偏常值誤差隨載體環(huán)境變化而變化的問題，有效地抑制其抖動(dòng)耦合誤差。
　　c)進(jìn)行軟捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)抖動(dòng)耦合誤差及抑制方法研究?！败浗萋?lián)

4、”通過減振器隔離IMU與基座之間的抖動(dòng)耦合能量傳遞，將DRLG的耦合振動(dòng)限定在IMU范圍內(nèi)，形成相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)力學(xué)模態(tài)。軟捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)抖動(dòng)耦合誤差的主要原因就來自于減振之后的IMU隨DRLG抖動(dòng)而導(dǎo)致的偽圓錐運(yùn)動(dòng)，其響應(yīng)幅值一方面受DRLG抖動(dòng)頻率與減振系統(tǒng)角振動(dòng)頻率之間頻率比的影響，另一方面則受DRLG于IMU之間慣量比的影響。重點(diǎn)研究減振器布局對(duì)偽圓錐運(yùn)動(dòng)的影響，獲得優(yōu)化的減振布局方案。還針對(duì)現(xiàn)有DRLG振子存在的高階諧振頻率與其抖動(dòng)

5、頻率比值不高，容易產(chǎn)生敏感軸偏移誤差，提出新的振子結(jié)構(gòu)形式，極大地提高其頻率比。最后結(jié)合某高精度樣機(jī)試制，提出了四心合一”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，實(shí)現(xiàn)了IMU的抖動(dòng)耦合誤差優(yōu)化抑制，并結(jié)合質(zhì)量、體積等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，驗(yàn)證抖動(dòng)耦合抑制方法的有效性。
　　作者以提高慣導(dǎo)系統(tǒng)中器件精度為目的，從系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性、DRLG內(nèi)部結(jié)構(gòu)等多個(gè)方面進(jìn)行研究，采用理論分析與有限元數(shù)值仿真相結(jié)合的方法，分析抖動(dòng)耦合誤差產(chǎn)生的機(jī)理，提出相應(yīng)的誤差抑制方法并通過試制樣機(jī)