P12加速度计与平衡环系统_精品文档优质PPT.ppt
《P12加速度计与平衡环系统_精品文档优质PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《P12加速度计与平衡环系统_精品文档优质PPT.ppt（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
牛顿第二定律：
牛顿第二定律敏感质量按直线形式运动敏感质量按直线形式运动敏感质量按摆动形式运动敏感质量按摆动形式运动F或或T被电子线路所产生的力被电子线路所产生的力或力矩平衡或力矩平衡，电流或电压的大电流或电压的大小就代表了小就代表了a加速度计分类加速度计分类11、摆式、摆式（pendulous）加速度加速度计计浮子摆式加速度计浮子摆式加速度计挠性支承摆式加速度计挠性支承摆式加速度计摆式陀螺积分加速度计摆式陀螺积分加速度计22、非摆式加速度计、非摆式加速度计压电加速度计压电加速度计压阻加速度计压阻加速度计振弦加速度计振弦加速度计静电加速度计静电加速度计加速度计加速度计摆式摆式把加速度计看作力矩平衡装置，把加速度计看作力矩平衡装置，列写方程列写方程P=mr，m：
质量，质量，r：
臂长臂长设设F=0如如a=常值，稳态时常值，稳态时角角大小即可代表加速度大小即可代表加速度加速度计加速度计力反馈与传函力反馈与传函实际中，用力反馈回路实际中，用力反馈回路取代机械弹簧来实现取代机械弹簧来实现K设设Kd=1，传递函数传递函数加速度计加速度计摆角与加速度摆角与加速度1当当a为常值，稳态时为常值，稳态时电流电流I的大小就代表输入的大小就代表输入加速度的大小加速度的大小摆轴转角摆轴转角和线加速度和线加速度a之间的传递函数之间的传递函数加速度计加速度计摆角与加速度摆角与加速度2稳态时稳态时对比对比可以看出，改变放大系数可以看出，改变放大系数A只能影响摆轴转角只能影响摆轴转角，而不能影响加速度输出电流而不能影响加速度输出电流I的大小的大小对系数对系数A进行调节，可使加速度计在一定加速度进行调节，可使加速度计在一定加速度范围内使转角保持在小角度，保证输出线性度范围内使转角保持在小角度，保证输出线性度加速度计加速度计主要参数主要参数加速度计的主要参数加速度计的主要参数标度系数：
力矩器的电流和被测量的加速度之比（标度系数：
力矩器的电流和被测量的加速度之比（mAmA/g/g）灵敏度：
引起力矩器电流发生变化的最小输入加速度（灵敏度：
引起力矩器电流发生变化的最小输入加速度（gg）零位不稳定性：
输出零位的变化范围（零位不稳定性：
输出零位的变化范围（gg）线性范围：
保证一定线性度的情况下，可测量加速度的范围线性范围：
保证一定线性度的情况下，可测量加速度的范围时间常数：
取时间常数：
取J/CJ/C作为摆平衡环的时间常数作为摆平衡环的时间常数回路刚度：
摆轴的转角和输入加速度的比值（如回路刚度：
摆轴的转角和输入加速度的比值（如0.50.5毫弧毫弧/gg）零位误差：
没有加速度计输入的情况下，加速度计的输出零位误差：
没有加速度计输入的情况下，加速度计的输出（可补偿部分称为零位偏置，随机偏差部分称为零位不稳定性（可补偿部分称为零位偏置，随机偏差部分称为零位不稳定性）加速度计加速度计原理误差原理误差:
交叉耦合交叉耦合工艺工艺误差：
误差：
标度系数误差、灵敏度、零位不稳定性、测量范围标度系数误差、灵敏度、零位不稳定性、测量范围的非线性的非线性原理性误差原理性误差：
测量原理本身的缺陷带来的误差测量原理本身的缺陷带来的误差交叉耦合误差交叉耦合误差：
输入轴：
垂直于初始时刻摆轴的垂线方向输入轴：
垂直于初始时刻摆轴的垂线方向输入轴固定后，摆一旦转动输入轴固定后，摆一旦转动交叉耦合误差交叉耦合误差给定载体的加速度给定载体的加速度AA的方向的方向摆仅应该敏感摆仅应该敏感AA的分量的分量axax产生摆角产生摆角以后，摆敏感的加速度就成为以后，摆敏感的加速度就成为加速度计加速度计原理误差原理误差:
振动振动高增益力反馈回路使得高增益力反馈回路使得角很小，上式可以进一步简化为角很小，上式可以进一步简化为第二项第二项即交叉耦合项，一般可忽略。
如果必要可用计算机补偿即交叉耦合项，一般可忽略。
如果必要可用计算机补偿振动误差振动误差：
设振动设振动：
方向固定方向固定沿着输入轴和垂直于输入轴均有分量沿着输入轴和垂直于输入轴均有分量振动的正半周时振动的正半周时AVX将引起摆向左偏移将引起摆向左偏移AVY引起一个绕逆时针方向的力矩引起一个绕逆时针方向的力矩加速度计加速度计原理误差原理误差:
振动振动22振动负半周时振动负半周时AVX将使摆向右偏离将使摆向右偏离AVY产生的力矩仍然是逆时针产生的力矩仍然是逆时针因此，在振动的加速度输入下，会因此，在振动的加速度输入下，会产生绕输出轴的一个同方向的摆式产生绕输出轴的一个同方向的摆式干扰力矩干扰力矩摆式力矩是两个正弦分量之积摆式力矩是两个正弦分量之积的函数的函数加速度计加速度计原理误差原理误差:
振动振动33f（V）是摆的质量、偏心距离及是摆的质量、偏心距离及A的函数的函数力矩力矩TV在振动加速度在振动加速度的方向和输入轴夹角成的方向和输入轴夹角成45度时达到最大值度时达到最大值振动频率在加速度计力振动频率在加速度计力反馈回路的通频带内，反馈回路的通频带内，才会产生振动误差才会产生振动误差平台平台作用和结构作用和结构平台平台功能：
功能：
提供比力和姿态提供比力和姿态两种方案两种方案：
捷联式、平台式捷联式、平台式捷联式捷联式：
加速度计、陀螺直接加速度计、陀螺直接安装在载体上安装在载体上平台式平台式：
加速度计安装在台体上，通过加速度计安装在台体上，通过万向支架和载体的转动相隔离。
万向支架和载体的转动相隔离。
加速度计敏感轴方向沿着导航加速度计敏感轴方向沿着导航坐标系方向放置坐标系方向放置平台模拟导航坐标系是由稳定平台模拟导航坐标系是由稳定回路和修正回路来共同实现回路和修正回路来共同实现用陀螺仪用陀螺仪实现回路的姿态反馈实现回路的姿态反馈陀螺仪的陀螺仪的配置配置稳定回路：
稳定回路：
利用陀螺信号来稳定台体利用陀螺信号来稳定台体陀螺仪只用于敏感干扰力陀螺仪只用于敏感干扰力矩，不再用于力矩补偿矩，不再用于力矩补偿修正回路修正回路为了得到其它导航坐标系，为了得到其它导航坐标系，须给陀螺仪施加修正电流须给陀螺仪施加修正电流平台平台漂移、平衡环漂移、平衡环平台的漂移原因平台的漂移原因陀螺漂移角速度陀螺漂移角速度陀螺、加速度计安装误差陀螺、加速度计安装误差计算机和平台的衔接计算机和平台的衔接其它：
其它：
电磁、振动、温度电磁、振动、温度平衡环系统平衡环系统（gimbalsystem）一般三环式平台可满足导航一般三环式平台可满足导航三环组成：
台体、内、外环三环组成：
台体、内、外环三环系统局限三环系统局限：
非全姿态：
非全姿态实例分析：
实例分析：
外环轴外环轴/俯仰俯仰载体绕方位和俯仰轴旋转无载体绕方位和俯仰轴旋转无角度限制角度限制载体绕滚动轴旋转角度不能载体绕滚动轴旋转角度不能超过超过9090度度平台平台平衡环闭锁平衡环闭锁当滚动角为当滚动角为90度度，平衡环系统平衡环系统就不能隔离和平衡环面垂直的载就不能隔离和平衡环面垂直的载体的转动体的转动称为平衡环的闭锁称为平衡环的闭锁（locking）locking）须根据载体运动规律选择三须根据载体运动规律选择三环式平台的安装方式环式平台的安装方式四平衡环式系统四平衡环式系统一般当载体绕滚动轴超过一般当载体绕滚动轴超过7070度时采用度时采用平台平台四平衡环四平衡环四平衡环系统特点四平衡环系统特点：
三环转角限定在三环转角限定在20度度四环保证二环和三环始终垂直四环保证二环和三环始终垂直四平衡环系统工作原理四平衡环系统工作原理：
A:
载体直线水平飞行载体直线水平飞行二环、三环垂直二环、三环垂直四环、三环共面四环、三环共面载体可绕三轴任意旋转载体可绕三轴任意旋转B:
B:
载体绕滚动轴滚动载体绕滚动轴滚动四环带动三环随载体转动四环带动三环随载体转动陀螺稳定回路驱使二环运动陀螺稳定回路驱使二环运动,保持平台水平保持平台水平平台平台四平衡环机理四平衡环机理二环、三环不处于垂直状态二环、三环不处于垂直状态其间的电位计有信号输出其间的电位计有信号输出C:
电机根据电位计信号，带电机根据电位计信号，带动四环、三环转动动四环、三环转动直至电位计输出为零直至电位计输出为零保持二环和三环的垂直保持二环和三环的垂直避免平衡环闭锁避免平衡环闭锁实际仍是变相的三环系统实际仍是变相的三环系统平台平台四平衡环应用例子四平衡环应用例子四平衡环系统四平衡环系统的应用例子的应用例子垂直发射：
垂直发射：
二环、三环之二环、三环之间如不垂直间如不垂直四环的任何转四环的任何转动都不能使它们动都不能使它们垂直垂直反而带动三环、反而带动三环、二环一起相对平二环一起相对平台飞转。
台飞转。
解决方案：
规定发射时第四环锁定，断开解决方案：
规定发射时第四环锁定，断开随动系统，成为三环式系统随动系统，成为三环式系统平台平台四平衡环运动四平衡环运动三轴陀螺稳定平台作为系统的惯性测量基准三轴陀螺稳定平台作为系统的惯性测量基准三环式的三轴陀螺稳定平台只能进行小角度范围稳定三环式的三轴陀螺稳定平台只能进行小角度范围稳定增加第四平衡环增加第四平衡环全姿态平台全姿态平台增加第四环，通过其运动来补偿内环与中环的不正交性增加第四环，通过其运动来补偿内环与中环的不正交性平台平台四平衡环运动分解四平衡环运动分解1台体坐标系：
台体坐标系：
OXYZ（i、j、k）内环坐标系内环坐标系OX1Y1Z1绕绕Z轴转轴转用四元数用四元数q1来描述转动来描述转动中环坐标系中环坐标系OX2Y2Z2相对内环相对内环转转1角角平台平台四平衡环运动分解四平衡环运动分解2外环坐标系外环坐标系OX3Y3Z3相相对中环转对中环转角角基座坐标系基座坐标系OX4Y4Z4相对外环相对外环转转角角平台平台四平衡环运动问题四平衡环运动问题q1、q2、q3、q4分别对应从平台到载体绕各轴的转角分别对应从平台到载体绕各轴的转角基座与平台的几何关系，可用四元数基座与平台的几何关系，可用四元数q来描述：
来描述：
问题：
当某种原因产生问题：
当某种原因产生1以后，能否通过转动以后，能否通过转动、来消来消除这个除这个1
升级会员 