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机抖激光陀螺捷联系统抖动耦合误差分析及其抑制方法研究

机抖激光陀螺捷联系统抖动耦合误差分析及其抑制方法研究

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作者: 庹洲慧著 , 吴美平著 , 胡小平著

出版社: 国防工业出版社

出版时间: 2017-02

版次: 1

ISBN: 9787118102727

定价: 50.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 140页

字数: 162千字

正文语种: 简体中文

丛书: 国防科学技术大学惯性技术实验室优秀博士学位论文丛书

分类: 工程技术

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　　随着国内机抖环形激光陀螺技术成熟度的不断提高，机抖环形激光陀螺捷联惯导系统在国内惯性技术领域的应用越来越广泛，而DRLG特有的机械抖动特性使其在惯性测量单元（简称“IMU”）中必然存在抖动耦合误差。分析抖动耦合误差特性及研究抖动耦合误差抑制方法对于进一步提高惯导系统精度具有非常重要的作用。
　　《机抖激光陀螺捷联系统抖动耦合误差分析及其抑制方法研究》以惯导系统为对象，基于硬捷联和软捷联两类惯导系统的动力学特点，开展各自的抖动耦合误差特性分析，重点研究IMU在抖动激励下的耦合响应特性，提出“四心合一”的IMU设计准则抑制抖动耦合误差。第1章绪论
1．1 研究背景及意义
1．1．1 环形激光陀螺的应用
1．1．2 环形激光陀螺原理及发展
1．1．3 环形激光陀螺工作方式及机械抖动的作用
1．1．4 抖动耦合误差
1．2 国内外抖动耦合误差研究状况
1．2．1 国外研究情况
1．2．2 国内研究现状
1．2．3 主要研究工具及方法
1．3 本书的主要内容、组织框架和主要贡献
1．3．1 本书的主要内容与组织结构
1．3．2 主要贡献

第2章激光陀螺及IMU动力学模型
2．1 机抖激光陀螺表头的动力学模型
2．1．1 DRLG表头坐标系约定及基本参数
2．1．2 DRLG动力学建模
2．1．3 DRLG表头简化三维模型
2．2 DRLG表头动力学响应特性仿真分析
2．2．1 DRLG表头仿真分析边界条件
2．2．2 DRLG表头静刚度仿真分析
2．2．3 DRLG表头谐振响应模态仿真分析
2．2．4 DRLG表头动力学特性参数验证及分析
2．3 DRLG频域特性仿真分析
2．3．1 DRLG结构与简化模型
2．3．2 DRLG的模态分析
2．3．3 DRLG的结构参数对模态的影响
2．3．4 DRLG的频域响应特性仿真分析
2．3．5 DRLG的抖动控制特性仿真分析
2．4 DRLG瞬态特性仿真分析及验证
2．4．1 正弦抖动信号驱动下激光陀螺瞬态响应
2．4．2 加入随机信号的正弦信号驱动下激光陀螺瞬态响应
2．4．3 DRLG振动特性的实验验证
2．5 IMU构成及简化建模
2．5．1 基于DRLG的IMU的设计要求
2．5．2 IMU的主要功能部件及安装模型
2．5．3 IMU的有限元模型
2．5．4 IMU的坐标系约定
2．6 IMU动力学建模
2．6．1 IMU的动力学参数约定
2．6．2 基座圆锥运动建模
2．6．3 安装变形导致的圆锥运动建模
2．6．4 激光陀螺抖动导致的圆锥运动建模
2．7 本章小结

第3章硬捷联IMU抖动耦合误差分析
3．1 硬捷联方式的结构特点及应用背景
3．1．1 硬捷联方式的结构特点及其等效模型
3．1．2 硬捷联方式的应用背景
3．2 硬捷联方式的耦合激励
3．3 硬捷联方式在力学环境下误差特性研究
3．3．1 静态力学作用对DRLG敏感轴的影响分析
3．3．2 振动激励无谐振响应条件下的影响情况
3．3．3 振动激励有谐振响应条件下的影响情况
3．4 基于实模态理论的敏感轴角变形传递函数计算
3．5 振动激励下IMU圆锥运动分析
3．6 圆锥误差的定量计算分析
3．7 IMU抖动耦合动力学有限元仿真
3．7．1 IMU的有限元模型
3．7．2 激光捷联系统抖动耦合动力学仿真数据分析
3．8 本章小结

第4章硬捷联IMU抖动耦合误差抑制方法研究
4．1 硬捷联IMU的DRLG抖动耦合误差分析
4．1．1 抖动干扰对其他陀螺锁区消除精度影响分析
4．1．2 抖动干扰对DRLG敏感轴圆锥运动误差的量化分析
4．1．3 DRLG抖动耦合对加速度计精度影响分析
4．1．4 DRLG安装面不相互垂直抖动耦合误差影响
4．2 硬捷联IMU外部环境振动耦合误差分析
4．2．1 抖动能量传递
4．2．2 系统壳体及其他部件振动特性的耦合误差分析
4．2．3 安装载体的耦合误差分析
4．3 硬捷联惯性系统耦合误差抑制方法
4．3．1 DRLG敏感轴抖动耦合伪圆锥误差抑制方法
4．3．2 加速度计抖动耦合误差抑制方法
4．3．3 惯性系统内部抖动能量传递耦合误差抑制方法
4．3．4 安装载体的耦合误差抑制方法
4．4 硬捷联惯性系统耦合误差抑制设计方法
4．4．1 结构设计流程及准则
4．4．2 系统总体构成
4．4．3 主要零件设计及刚度校核
4．4．4 虚拟样机受迫振动分析
4．5 硬捷联惯性系统耦合误差抑制设计验证
4．5．1 抖动耦合误差验证方法
4．5．2 抖动耦合误差验证结果
4．5．3 硬捷联系统应用验证
4．6 本章小结

第5章软捷联IMU抖动耦合误差分析
5．1 软捷联方式的结构特点及应用背景
5．1．1 软捷联方式的结构特点及其等效模型
5．1．2 软捷联方式的应用背景
5．2 软捷联方式的抖动耦合激励及DRLG敏感轴误差特性研究
5．3 IMU及内减振系统等效动力学模型
5．3．1 软捷联IMU中DRLG的动力学模型分析
5．3．2 软捷联IMU中加速度计的采样特性分析
5．4 振动环境条件下软捷联IMu圆锥运动分析
5．4．1 线振动条件下软捷联IMU圆锥运动分析
5．4．2 角振动软捷联IMU圆锥运动分析
5．5 圆锥角运动下激光陀螺捷联惯导系统误差机理研究
5．5．1 圆锥角振动与激光陀螺抖动相互作用转矩分析
5．5．2 转矩作用下陀螺抖动轴侧向形变分析
5．5．3 陀螺抖动轴侧向形变圆锥误差的定量分析
5．6 本章小结

第6章软捷联抖动耦合误差抑制方法研究
6．1 IMU及其减振系统设计要求及原则
6．1．1 IMU及其减振系统设计要求
6．1．2 IMU及其减振系统设计原则
6．1．3 IMU及其减振系统设计流程
6．2 IMU圆锥运动抑制方法研究
6．2．1 IMU减振布局方案优化分析
6．2．2 IMU减振布局特性仿真
6．2．3 其他IMU耦合圆锥运动误差因素及其抑制方法
6．3 DRLG的敏感轴相对偏移误差抑制方法
6．3．1 DRLG敏感轴偏移误差抑制方法
6．3．2 DRLG敏感轴偏移误差抑制效果分析
6．4 软捷联抖动耦合抑制方法优化及效果验证
6．4．1 样机使用背景需求及设计目标
6．4．2 IMU及减振系统设计
6．4．3 高精度样机抖动耦合误差抑制设计验证
6．5 本章小结

第7章结论与展望
7．1 全文总结
7．2 研究展望

参考文献
后记
内容简介:
　　随着国内机抖环形激光陀螺技术成熟度的不断提高，机抖环形激光陀螺捷联惯导系统在国内惯性技术领域的应用越来越广泛，而DRLG特有的机械抖动特性使其在惯性测量单元（简称“IMU”）中必然存在抖动耦合误差。分析抖动耦合误差特性及研究抖动耦合误差抑制方法对于进一步提高惯导系统精度具有非常重要的作用。
　　《机抖激光陀螺捷联系统抖动耦合误差分析及其抑制方法研究》以惯导系统为对象，基于硬捷联和软捷联两类惯导系统的动力学特点，开展各自的抖动耦合误差特性分析，重点研究IMU在抖动激励下的耦合响应特性，提出“四心合一”的IMU设计准则抑制抖动耦合误差。
目录:
第1章绪论
1．1 研究背景及意义
1．1．1 环形激光陀螺的应用
1．1．2 环形激光陀螺原理及发展
1．1．3 环形激光陀螺工作方式及机械抖动的作用
1．1．4 抖动耦合误差
1．2 国内外抖动耦合误差研究状况
1．2．1 国外研究情况
1．2．2 国内研究现状
1．2．3 主要研究工具及方法
1．3 本书的主要内容、组织框架和主要贡献
1．3．1 本书的主要内容与组织结构
1．3．2 主要贡献

第2章激光陀螺及IMU动力学模型
2．1 机抖激光陀螺表头的动力学模型
2．1．1 DRLG表头坐标系约定及基本参数
2．1．2 DRLG动力学建模
2．1．3 DRLG表头简化三维模型
2．2 DRLG表头动力学响应特性仿真分析
2．2．1 DRLG表头仿真分析边界条件
2．2．2 DRLG表头静刚度仿真分析
2．2．3 DRLG表头谐振响应模态仿真分析
2．2．4 DRLG表头动力学特性参数验证及分析
2．3 DRLG频域特性仿真分析
2．3．1 DRLG结构与简化模型
2．3．2 DRLG的模态分析
2．3．3 DRLG的结构参数对模态的影响
2．3．4 DRLG的频域响应特性仿真分析
2．3．5 DRLG的抖动控制特性仿真分析
2．4 DRLG瞬态特性仿真分析及验证
2．4．1 正弦抖动信号驱动下激光陀螺瞬态响应
2．4．2 加入随机信号的正弦信号驱动下激光陀螺瞬态响应
2．4．3 DRLG振动特性的实验验证
2．5 IMU构成及简化建模
2．5．1 基于DRLG的IMU的设计要求
2．5．2 IMU的主要功能部件及安装模型
2．5．3 IMU的有限元模型
2．5．4 IMU的坐标系约定
2．6 IMU动力学建模
2．6．1 IMU的动力学参数约定
2．6．2 基座圆锥运动建模
2．6．3 安装变形导致的圆锥运动建模
2．6．4 激光陀螺抖动导致的圆锥运动建模
2．7 本章小结

第3章硬捷联IMU抖动耦合误差分析
3．1 硬捷联方式的结构特点及应用背景
3．1．1 硬捷联方式的结构特点及其等效模型
3．1．2 硬捷联方式的应用背景
3．2 硬捷联方式的耦合激励
3．3 硬捷联方式在力学环境下误差特性研究
3．3．1 静态力学作用对DRLG敏感轴的影响分析
3．3．2 振动激励无谐振响应条件下的影响情况
3．3．3 振动激励有谐振响应条件下的影响情况
3．4 基于实模态理论的敏感轴角变形传递函数计算
3．5 振动激励下IMU圆锥运动分析
3．6 圆锥误差的定量计算分析
3．7 IMU抖动耦合动力学有限元仿真
3．7．1 IMU的有限元模型
3．7．2 激光捷联系统抖动耦合动力学仿真数据分析
3．8 本章小结

第4章硬捷联IMU抖动耦合误差抑制方法研究
4．1 硬捷联IMU的DRLG抖动耦合误差分析
4．1．1 抖动干扰对其他陀螺锁区消除精度影响分析
4．1．2 抖动干扰对DRLG敏感轴圆锥运动误差的量化分析
4．1．3 DRLG抖动耦合对加速度计精度影响分析
4．1．4 DRLG安装面不相互垂直抖动耦合误差影响
4．2 硬捷联IMU外部环境振动耦合误差分析
4．2．1 抖动能量传递
4．2．2 系统壳体及其他部件振动特性的耦合误差分析
4．2．3 安装载体的耦合误差分析
4．3 硬捷联惯性系统耦合误差抑制方法
4．3．1 DRLG敏感轴抖动耦合伪圆锥误差抑制方法
4．3．2 加速度计抖动耦合误差抑制方法
4．3．3 惯性系统内部抖动能量传递耦合误差抑制方法
4．3．4 安装载体的耦合误差抑制方法
4．4 硬捷联惯性系统耦合误差抑制设计方法
4．4．1 结构设计流程及准则
4．4．2 系统总体构成
4．4．3 主要零件设计及刚度校核
4．4．4 虚拟样机受迫振动分析
4．5 硬捷联惯性系统耦合误差抑制设计验证
4．5．1 抖动耦合误差验证方法
4．5．2 抖动耦合误差验证结果
4．5．3 硬捷联系统应用验证
4．6 本章小结

第5章软捷联IMU抖动耦合误差分析
5．1 软捷联方式的结构特点及应用背景
5．1．1 软捷联方式的结构特点及其等效模型
5．1．2 软捷联方式的应用背景
5．2 软捷联方式的抖动耦合激励及DRLG敏感轴误差特性研究
5．3 IMU及内减振系统等效动力学模型
5．3．1 软捷联IMU中DRLG的动力学模型分析
5．3．2 软捷联IMU中加速度计的采样特性分析
5．4 振动环境条件下软捷联IMu圆锥运动分析
5．4．1 线振动条件下软捷联IMU圆锥运动分析
5．4．2 角振动软捷联IMU圆锥运动分析
5．5 圆锥角运动下激光陀螺捷联惯导系统误差机理研究
5．5．1 圆锥角振动与激光陀螺抖动相互作用转矩分析
5．5．2 转矩作用下陀螺抖动轴侧向形变分析
5．5．3 陀螺抖动轴侧向形变圆锥误差的定量分析
5．6 本章小结

第6章软捷联抖动耦合误差抑制方法研究
6．1 IMU及其减振系统设计要求及原则
6．1．1 IMU及其减振系统设计要求
6．1．2 IMU及其减振系统设计原则
6．1．3 IMU及其减振系统设计流程
6．2 IMU圆锥运动抑制方法研究
6．2．1 IMU减振布局方案优化分析
6．2．2 IMU减振布局特性仿真
6．2．3 其他IMU耦合圆锥运动误差因素及其抑制方法
6．3 DRLG的敏感轴相对偏移误差抑制方法
6．3．1 DRLG敏感轴偏移误差抑制方法
6．3．2 DRLG敏感轴偏移误差抑制效果分析
6．4 软捷联抖动耦合抑制方法优化及效果验证
6．4．1 样机使用背景需求及设计目标
6．4．2 IMU及减振系统设计
6．4．3 高精度样机抖动耦合误差抑制设计验证
6．5 本章小结

第7章结论与展望
7．1 全文总结
7．2 研究展望

参考文献
后记

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