基于线振动台的液浮陀螺仪二次项误差系数标定方法研究
发布时间：2021-06-17 11:40
为提高液浮陀螺仪静态误差模型系数中二次项系数的标定精度,提出了线振动台振动整周期的方法来标定液浮陀螺仪。在充分考虑线振动台的寄生转动和垂直度误差,测试时产生的角振动以及陀螺仪的安装误差的基础上,设计了六位置法来标定陀螺仪二次项系数的标定方案。该方法抑制了线振动台的寄生转动、测试时产生的微小角振动以及陀螺仪的安装误差对标定精度的影响,能够提高液浮陀螺仪在线振动台上测试的精度。最后进行了相应的误差分析,验证了该方法能够准确的标定出陀螺仪的二次项误差模型系数,标定精度可达10-4（°/h/g2）数量级。
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
液浮陀螺仪在线振动台上的测试原理图
通过改变陀螺仪I、O、S轴的方向来对静态误差模型中二次项误差系数进行辨识和标定,具体安装位置如图2所示,位置1可以辨识出DII,位置2可以辨识出DOO,位置3可以辨识出DSS,位置4可以辨识出DIO,位置5可以辨识出DIS,位置6可以辨识出DOS。以DII项的辨识过程为例进行说明,液浮陀螺仪的I、O、S轴分别对应z、x、y方向。当线振动台的输入轴朝上,且与线振动台的运动方向一致时,其在线振动台上标定的误差模型为:
其他系数的不确定度表达式可采用求取偏导的方法推导出,下面对所提出的六位置标定法进行仿真分析。假设液浮陀螺仪的静态误差模型系数分别为:DF=1.048 6(°/h),DI=1.497 4(°/h/g),DO=0.804 3(°/h/g),DS=-0.158 1(°/h/g),DII=-2.379 5×10-2(°/h/g2),DOO=1.652 5×10-2(°/h/g2),DSS=1.952 3×10-2(°/h/g2),DIO=-1.693 0×10-3 (°/h/g2),DIS=-2.180 7×10-3(°/h/g2),DOS=2.096 9×10-3 (°/h/g2),线振动台的振动频率f为1～10 Hz,幅值为H0=0.03 m,地球自转的角速率为ωie=15.041 1(°/h),纬度为L=45°,线振动台的振动幅值的不确定度σH0=3×10-5 m,振动频率不确定度为σf=10-3 Hz,曲柄转动角速度的不确定度σω=2πσf=2π×10-3 rad/s,陀螺仪输出的不确定度σωd=10-4(°/h)。根据以上数据可以计算出液浮陀螺仪的静态误差模型系数不确定度随线振动台的振动频率和振动次数变化的关系,以DII和DIO项为例,其他二次项系数的变化关系相似,如图3所示。从图3及前文所推导的不确定度表达式中可以看出,振动次数N不影响二次项系数的不确定度,将六个二次项系数的不确定度在不同振动频率下的变化绘制在一张图中,并将局部进行放大,如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]试验环境条件对离心机稳定性影响分析[J]. 王世明,刘雨,任顺清. 振动与冲击. 2014(20)
[2]石英加速度计二次项误差系数显著性分析[J]. 刘建波,魏宗康,陈东生. 导弹与航天运载技术. 2013(01)
[3]三轴转台误差对陀螺仪标定精确度的影响[J]. 李巍,任顺清,赵洪波. 电机与控制学报. 2011(10)
[4]加速度计精密离心机试验的优化设计[J]. 苏宝库,李丹东. 中国惯性技术学报. 2010(05)
[5]加速度计高阶误差模型系数的标定方法[J]. 陈希军,任顺清,李巍. 中国惯性技术学报. 2010(04)
[6]验证石英加速度计误差模型的火箭橇试验[J]. 陈东生,魏宗康,房建成. 中国惯性技术学报. 2009(02)
[7]用三轴转台辨识陀螺仪误差模型系数时的速率试验设计[J]. 祁家毅,任顺清,王常虹. 宇航学报. 2006(03)
[8]过载-振动复合环境下液浮积分陀螺仪动力学分析[J]. 王跃钢,彭云辉. 中国惯性技术学报. 2003(06)
博士论文
[1]基于离心机的惯性仪表测试方法研究与误差分析[D]. 王世明.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]陀螺加速度计在精密线振动台上的测试方法及误差分析[D]. 师少龙.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3235127
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
液浮陀螺仪在线振动台上的测试原理图
通过改变陀螺仪I、O、S轴的方向来对静态误差模型中二次项误差系数进行辨识和标定,具体安装位置如图2所示,位置1可以辨识出DII,位置2可以辨识出DOO,位置3可以辨识出DSS,位置4可以辨识出DIO,位置5可以辨识出DIS,位置6可以辨识出DOS。以DII项的辨识过程为例进行说明,液浮陀螺仪的I、O、S轴分别对应z、x、y方向。当线振动台的输入轴朝上,且与线振动台的运动方向一致时,其在线振动台上标定的误差模型为:
其他系数的不确定度表达式可采用求取偏导的方法推导出,下面对所提出的六位置标定法进行仿真分析。假设液浮陀螺仪的静态误差模型系数分别为:DF=1.048 6(°/h),DI=1.497 4(°/h/g),DO=0.804 3(°/h/g),DS=-0.158 1(°/h/g),DII=-2.379 5×10-2(°/h/g2),DOO=1.652 5×10-2(°/h/g2),DSS=1.952 3×10-2(°/h/g2),DIO=-1.693 0×10-3 (°/h/g2),DIS=-2.180 7×10-3(°/h/g2),DOS=2.096 9×10-3 (°/h/g2),线振动台的振动频率f为1～10 Hz,幅值为H0=0.03 m,地球自转的角速率为ωie=15.041 1(°/h),纬度为L=45°,线振动台的振动幅值的不确定度σH0=3×10-5 m,振动频率不确定度为σf=10-3 Hz,曲柄转动角速度的不确定度σω=2πσf=2π×10-3 rad/s,陀螺仪输出的不确定度σωd=10-4(°/h)。根据以上数据可以计算出液浮陀螺仪的静态误差模型系数不确定度随线振动台的振动频率和振动次数变化的关系,以DII和DIO项为例,其他二次项系数的变化关系相似,如图3所示。从图3及前文所推导的不确定度表达式中可以看出,振动次数N不影响二次项系数的不确定度,将六个二次项系数的不确定度在不同振动频率下的变化绘制在一张图中,并将局部进行放大,如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]试验环境条件对离心机稳定性影响分析[J]. 王世明,刘雨,任顺清. 振动与冲击. 2014(20)
[2]石英加速度计二次项误差系数显著性分析[J]. 刘建波,魏宗康,陈东生. 导弹与航天运载技术. 2013(01)
[3]三轴转台误差对陀螺仪标定精确度的影响[J]. 李巍,任顺清,赵洪波. 电机与控制学报. 2011(10)
[4]加速度计精密离心机试验的优化设计[J]. 苏宝库,李丹东. 中国惯性技术学报. 2010(05)
[5]加速度计高阶误差模型系数的标定方法[J]. 陈希军,任顺清,李巍. 中国惯性技术学报. 2010(04)
[6]验证石英加速度计误差模型的火箭橇试验[J]. 陈东生,魏宗康,房建成. 中国惯性技术学报. 2009(02)
[7]用三轴转台辨识陀螺仪误差模型系数时的速率试验设计[J]. 祁家毅,任顺清,王常虹. 宇航学报. 2006(03)
[8]过载-振动复合环境下液浮积分陀螺仪动力学分析[J]. 王跃钢,彭云辉. 中国惯性技术学报. 2003(06)
博士论文
[1]基于离心机的惯性仪表测试方法研究与误差分析[D]. 王世明.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]陀螺加速度计在精密线振动台上的测试方法及误差分析[D]. 师少龙.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3235127
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