捷联惯导系统振动控制技术研究

发布时间：2017-04-29 20:18

  本文关键词：捷联惯导系统振动控制技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代国防建设，对于精确打击、精确导航等技术提出了越来越高的要求。捷联式惯性导航系统以其结构简单、量小质轻、精度高等特点，被广泛应用于导弹制导、陆地车载导航等领域。由于实际的运用环境复杂多变，捷联惯导系统的导航精度受环境振动因素影响较大，因此对其进行振动控制就显的尤为重要。 本文查阅分析了国内外大量相关技术文献，对目前受关注较高的被动隔振技术与振动主动控制技术进行了研究。在了解捷联惯导系统的振动特性基础，运用两种技术对其进行了减振的理论分析，有限元仿真以及实验研究，最终不同的振动控制技术都能够达到相应的减振效果，并且主动控制技术减振效果较好，，具有广泛的适用性和结构融合性。 首先分析了捷联惯导组件在实际运用环境中的振动特性，根据简化分析得到的被动隔振系统的单自由度刚体弹性支撑系统模型，建立了捷联惯组被动隔振的六自由度等效模型，并对模型进行动力学分析，建立了动力学微分方程；基于被动隔振分析，建立了主动隔振系统模型，并进行了动力学分析；运用Hamilton原理建立了捷联惯组粘贴式压电作动器振动主动控制系统的有限元模型，并应用模态截断法对有限元模型进行了降阶处理，运用D优化准则对主动控制中压电传感器和作动器的优化配置进行了分析。 其次，运用ANSYS软件对捷联惯导系统的安装组件进行了结构动力学仿真分析，得到了前四阶振型，针对捷联惯导系统的实际应用环境分别对被动隔振、主动隔振以及粘贴式压电作动器振动主动控制技术进行了正弦和瞬态加载的仿真分析，经过分析不同的控制技术都达到了相应的减振效果，且主动控制技术的减振效果较好，并对主动隔振技术和粘贴式压电作动器振动主动控制技术中压电作动器的优化配置进行了仿真分析。 最后，进行了实验验证。先对捷联惯导系统安装组件进行了谐振搜索，找到了其谐振频率，与仿真的结果基本一致。搭建了基于捷联惯导系统安装组件的被动隔振系统，进行了正弦扫频和随机振动实验，测得抑振效果与仿真结果一致。搭建了捷联惯导系统主动控制系统。经过实验验证，实验结果与仿真结果基本吻合，说明仿真结果具有较高的正确性和参考价值。
【关键词】：捷联惯导系统 被动隔振 振动主动控制 智能结构
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN966;TB535
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 1. 绪论11-21
• 1.1 工程背景与选题意义11-13
• 1.2 被动控制技术发展与应用13-16
• 1.3 振动主动控制技术研究现状16-19
• 1.3.1 智能结构的研究现状16-17
• 1.3.2 智能结构振动主动控制研究进展17-19
• 1.4 论文研究内容与结构安排19-21
• 2. 捷联惯导系统被动隔振技术研究21-38
• 2.1 引言21
• 2.2 被动隔振系统设计21-28
• 2.2.1 隔振模式的选择21-26
• 2.2.2 被动隔振系统设计要求26-27
• 2.2.3 隔振器件的选型27-28
• 2.3 捷联惯组被动隔振系统的振动微分方程28-36
• 2.3.1 被动隔振的简化模型28-31
• 2.3.2 捷联惯导系统隔振简化模型31-32
• 2.3.3 振动微分方程的建立32-36
• 2.4 被动隔振系统的振动模态分析36
• 2.5 本章小结36-38
• 3. 捷联惯导系统振动主动控制研究38-61
• 3.1 引言38
• 3.2 捷联惯组振动主动控制系统原理38-39
• 3.3 压电元件的基本特性39-43
• 3.4 捷联惯导系统主动隔振系统分析43-46
• 3.5 粘贴式压电作动器振动主动控制有限元分析46-60
• 3.5.1 安装支架的结构假设与模型47-50
• 3.5.2 主动控制系统模型有限元分析50-52
• 3.5.3 压电传感方程与驱动方程52-54
• 3.5.4 有限元模型降阶54-57
• 3.5.5 压电传感器与驱动器的优化布置57-60
• 3.6 本章小结60-61
• 4. 捷联惯导系统振动控制仿真分析61-79
• 4.1 引言61
• 4.2 ANSYS 软件介绍61-62
• 4.3 捷联惯导系统安装组件的有限元分析62-68
• 4.3.1 模态分析62-64
• 4.3.2 谐响应分析64-67
• 4.3.3 瞬态动力学分析67-68
• 4.4 捷联惯导系统被动隔振分析68-70
• 4.4.1 正弦加载分析69-70
• 4.4.2 瞬态加载分析70
• 4.5 捷联惯导系统主动隔振分析70-75
• 4.5.1 正弦加载分析72
• 4.5.2 瞬态加载分析72-73
• 4.5.3 主动隔振器的优化分析73-75
• 4.6 粘贴式压电作动器振动主动控制分析75-78
• 4.6.1 正弦加载分析75-76
• 4.6.2 瞬态加载分析76
• 4.6.3 压电传感器与驱动器优化配置分析76-78
• 4.7 本章小结78-79
• 5. 捷联惯导系统振动控制实验研究79-88
• 5.1 引言79
• 5.2 实验主要设备79-80
• 5.3 捷联惯导系统安装组件动力学特性实验研究80-82
• 5.4 捷联惯导系统被动隔振实验研究82-85
• 5.4.1 被动隔振实验系统的搭建82
• 5.4.2 正弦振动实验及结果分析82-84
• 5.4.3 随机振动实验及结果分析84-85
• 5.5 捷联惯导振动主动控制系统搭建85-86
• 5.6 捷联惯导系统安装组件结构改进86
• 5.7 本章小结86-88
• 6. 总结与展望88-90
• 6.1 总结88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-95
• 攻读硕士学位期间发表的论文95-96
• 致谢96-97

【参考文献】

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本文编号：335563