基于離心機(jī)的慣性儀表測(cè)試方法研究與誤差分析.pdf

1、精密離心機(jī)是一種重要的高過(guò)載條件下的慣導(dǎo)測(cè)試設(shè)備，它可以為慣性儀表提供充分的輸入比力，特別是對(duì)于慣性儀表高階項(xiàng)誤差模型系數(shù)給予充分的激勵(lì)，為精確標(biāo)定慣性儀表誤差模型系數(shù)打下基礎(chǔ)，進(jìn)而為提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度做出貢獻(xiàn)。但是離心機(jī)在標(biāo)定慣性儀表過(guò)程中，離心機(jī)誤差對(duì)于誤差模型系數(shù)的標(biāo)定精度存在影響，且這種影響相對(duì)某些高階項(xiàng)誤差模型系數(shù)的標(biāo)定往往較大，因此，在研究應(yīng)用離心機(jī)對(duì)慣性儀表標(biāo)定的同時(shí)需要考慮離心機(jī)誤差對(duì)于標(biāo)定結(jié)果的影響。
　　本課題

2、來(lái)源于哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間控制與慣性技術(shù)研究中心為“137工程”自主研制的JML-1型大臂式精密離心機(jī)，其技術(shù)指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先。在該離心機(jī)成功研制的基礎(chǔ)上，在國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展了陀螺加速度計(jì)離心機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)，成功分離了二次項(xiàng)以及交叉二次項(xiàng)系數(shù)。并在該設(shè)備上進(jìn)行了慣性儀表的標(biāo)定方法研究，主要研究陀螺加速度計(jì)，石英加速度計(jì)（含慣性組合中的加速度計(jì)）以及單自由度陀螺儀等的高階項(xiàng)誤差模型系數(shù)的標(biāo)定方法，并分析各離心機(jī)誤差對(duì)于誤差模型系數(shù)標(biāo)定精度的影響，從

3、而為提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度做出貢獻(xiàn)。論文主要研究的內(nèi)容如下：
　　以JML-I型離心機(jī)標(biāo)定加速度計(jì)作為研究對(duì)象，針對(duì)JML-I型離心機(jī)各環(huán)節(jié)的誤差源進(jìn)行了分析，提出了研究離心機(jī)總不確定度的過(guò)程就是分析離心機(jī)誤差并加以綜合的觀點(diǎn)，基于此全面分析了離心機(jī)在提供向心加速度過(guò)程中可能影響慣性儀表獲得的輸入比力的內(nèi)、外部誤差源，分別給出了各誤差單獨(dú)作用下對(duì)于加速度計(jì)輸入加速度的影響。利用齊次變換將這些誤差進(jìn)行傳遞，得出了誤差影響下實(shí)際作用于加速

4、度計(jì)各軸的輸入比力，為研究測(cè)試方法以及通過(guò)誤差補(bǔ)償提高慣性儀表標(biāo)定精度打下基礎(chǔ)。
　　研究了陀螺加速度計(jì)的二次項(xiàng)誤差模型系數(shù)在 JML-I型離心機(jī)上標(biāo)定的方法和相關(guān)誤差分析。以某型號(hào)陀螺加速度計(jì)離心機(jī)試驗(yàn)為背景，根據(jù)陀螺加速度計(jì)相關(guān)的動(dòng)力學(xué)方程得出了完整的陀螺加速度計(jì)誤差的標(biāo)定模型，并且對(duì)此誤差模型進(jìn)行工程意義的逐項(xiàng)簡(jiǎn)化，分別推導(dǎo)出了包含離心機(jī)誤差源的離心機(jī)單軸、雙軸以及交叉二次項(xiàng)試驗(yàn)用誤差模型。利用 JML-I型離心機(jī)反轉(zhuǎn)平臺(tái)的

5、兩種工作模式分別對(duì)于陀螺加速度計(jì) K2項(xiàng)誤差模型系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，并且進(jìn)行誤差補(bǔ)償。通過(guò)重復(fù)性試驗(yàn)給出了標(biāo)定結(jié)果，滿足了標(biāo)定精度，從而驗(yàn)證了測(cè)試方法的有效性。同時(shí)還討論了陀螺加速度計(jì)交叉二次項(xiàng)系數(shù)的離心機(jī)標(biāo)定方法，分析了交叉二次項(xiàng)誤差模型系數(shù)的產(chǎn)生機(jī)理，根據(jù)含交叉二次項(xiàng)的陀螺加速度計(jì)誤差模型的特點(diǎn)以及對(duì)于離心機(jī)誤差的影響分析設(shè)計(jì)了測(cè)試方法，成功標(biāo)定了加速度計(jì)的交叉二次項(xiàng)，根據(jù)與二次項(xiàng)系數(shù)標(biāo)定精度的對(duì)比以及誤差分析驗(yàn)證了該測(cè)試方法的有效性。<

6、br>　　研究了石英加速度計(jì)在離心機(jī)上的標(biāo)定方法，結(jié)合推導(dǎo)出的石英加速度計(jì)的誤差模型以及離心機(jī)誤差分析計(jì)算所得的加速度計(jì)各軸上精確的輸入比力，在考慮離心機(jī)誤差的情況下對(duì)于單一加速度計(jì)和慣性組合中的3個(gè)加速度計(jì)誤差模型系數(shù)分別設(shè)計(jì)了標(biāo)定方法，給出了相應(yīng)的測(cè)試方法。應(yīng)用仿真給出了標(biāo)定結(jié)果驗(yàn)證了方法的有效性，同時(shí)結(jié)合給定的離心機(jī)誤差項(xiàng)允差計(jì)算各誤差項(xiàng)對(duì)于加速度計(jì)高次項(xiàng)系數(shù)標(biāo)定誤差的影響大小，為實(shí)際試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行誤差補(bǔ)償以提高標(biāo)定精度打下基礎(chǔ)。