弹载小型抗高过载微惯性测量系统设计
发布时间：2021-07-21 04:19
随着未来战争形式逐渐向局部战争转化，常规战争仍然是主要战争解决手段。最佳的战争效果就是使用最小的代价创造出最大的杀伤价值，那么实施精确打击则成为现代战争的主要作战方式，随之衍生的常规武器制导化改造则成为必然趋势。针对制导弹药弹体空间狭窄的特点和高过载的恶劣发射环境，提出了一种基于微机电系统（MEMS）惯性器件的弹载小型抗高过载微惯性测量系统的设计方法，该系统主要由微惯性测量组合和数据采集存储装置组成。本文在探讨微惯性测量组合单元（MIMU）结构设计原则和要求的基础上，充分利用弹体空间，在满足测量精度要求的同时缩小了微惯性测量组合的体积和重量，并采用特殊的灌封材料和工艺，通过多重防护技术，极大地提高了微惯性测量组合结构的抗高过载性能。利用ANSYS力学建模仿真分析对微惯性测量组合结构设计进行可行性分析与验证，仿真结果表明该结构力学性能良好，抗过载能力强。数据采集存储装置采用现场可编程门阵列（FPGA）控制高速模数转换芯片，将采集到的弹体飞行的模拟信号转换为数字量并实时存储到FLASH中，实现全弹道内弹体飞行数据的记录。最后，建立微惯性测量组合单元的误差标定补偿模型，对系统安装误差进行补偿...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究及发展状况
1.2.1 MEMS 传感器和惯性测量系统发展现状
1.2.2 惯性测量系统在常规弹药制导化改造过程中的应用
1.3 惯性测量系统组成及工作原理
1.4 本文主要研究内容
第二章 小型抗高过载微惯性测量组合设计
2.1 微惯性测量组合小型化设计
2.1.1 微惯性测量组合的原理
2.1.2 微惯性测量组合结构设计
2.1.3 微惯性器件的选择及调理电路设计
2.2 微惯性测量组合抗高过载防护设计
2.2.1 微惯性测量组合硬防护技术研究
2.2.2 微惯性测量组合软防护技术研究
2.3 本章小结
第三章 MIMU 机械结构的 ANSYS 力学仿真
3.1 有限元模型建立与理论分析
3.1.1 硬防护技术下建模分析
3.1.2 软防护技术下建模分析
3.1.3 仿真结果分析
3.2 本章小结
第四章 数据采集存储装置设计
4.1 系统硬件电路设计与实现
4.1.1 信号调理模块设计
4.1.2 A/D 采集模块设计
4.1.3 FPGA 控制模块设计
4.1.4 数据存储模块设计
4.2 系统逻辑设计与实现
4.2.1 A/D 转换时序逻辑设计
4.2.2 内部 FIFO 时序逻辑设计
4.2.3 采集数据写入 FLASH 的接口逻辑设计
4.2.4 FLASH 智能分区设计
4.3 数据采集存储装置防护设计
4.4 本章小结
第五章 系统标定测试及试验论证
5.1 系统标定测试
5.1.1 MIMU 误差分析与标定补偿模型建立
5.1.2 微惯性测量组合标定与补偿方法
5.1.3 惯性测量系统安装误差补偿
5.2 冲击台抗高过载测试试验
5.2.1 冲击试验方案设计
5.2.2 冲击试验结果分析
5.3 弹载飞行测试试验
5.3.1 弹载飞行试验方案设计
5.3.2 弹载飞行试验结果分析
5.4 本章小结
第六章 总结及展望
参考文献
攻读硕士期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS陀螺仪CRM100的信号调理电路设计[J]. 胡陈君,李杰,景增增,石玺文. 自动化与仪表. 2014(09)
[2]基于FPGA控制的NAND Flash存储设计[J]. 刘东海,任勇峰,储成君. 科学技术与工程. 2013(34)
[3]基于FPGA的多路ICP数据采集装置的设计[J]. 张鹏,任勇峰,李辉景. 计算机测量与控制. 2013(08)
[4]MEMS三轴数字陀螺仪标定方法研究[J]. 彭孝东,陈瑜,李继宇,闫国琦,张铁民. 传感器与微系统. 2013(06)
[5]制导弹药用微惯性测量单元结构设计[J]. 李杰,刘俊. 兵工学报. 2013(06)
[6]一种微惯性测量单元标定补偿方法[J]. 田晓春,李杰,范玉宝,刘俊,陈伟. 传感技术学报. 2012(10)
[7]基于三轴转台的MEMS惯性传感器参数测量方法[J]. 李姣姣,王东波,赵祚喜,谭志斌,赵汝准. 自动化与信息工程. 2012(05)
[8]基于MEMS加速度计和陀螺仪的姿态检测系统[J]. 赵翔,杜普选,李虎,杨浩淼. 铁路计算机应用. 2012(03)
[9]浅析有限单元的应用[J]. 高菁. 数字技术与应用. 2012(02)
[10]INS/GPS多传感器车载组合导航系统算法研究[J]. 李宝林,李勇建,刘勇,李星海. 压电与声光. 2012(01)
博士论文
[1]旋转弹体背景磁场模型和地磁姿态测试方法研究[D]. 向超.南京理工大学 2013
[2]弹道环境下的陀螺/GPS组合姿态测量方法研究[D]. 牛春峰.南京理工大学 2012
[3]基于磁传感器组合的旋转弹体姿态测试方法研究[D]. 李玎.南京理工大学 2009
[4]微机械石英陀螺敏感元件的设计与制造研究[D]. 施阳和.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]基于MIMU的SINS/GPS深组合导航算法[D]. 苗勃然.哈尔滨工业大学 2013
[2]高效异步FIFO的设计实现[D]. 施华钧.湖南大学 2013
[3]飞控固态存储器的设计及关键技术研究[D]. 郭铮.中北大学 2013
[4]MEMS微惯性航姿系统的优化设计与集成技术研究[D]. 王小春.南京航空航天大学 2013
[5]旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺研究[D]. 崔星.中北大学 2012
[6]单陀螺多加速度计惯性测量系统设计及实验研究[D]. 王博.中北大学 2011
[7]微小型运动体姿态控制电路的设计与实现[D]. 马将.中北大学 2010
[8]多参数数字化阵列传感器高速通信适配器设计[D]. 那凯鹏.中北大学 2009
[9]基于MEMS技术的微型电源的研究[D]. 陈璞.南京理工大学 2009
[10]光电跟踪伺服系统智能控制研究[D]. 黄立新.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3294295
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究及发展状况
1.2.1 MEMS 传感器和惯性测量系统发展现状
1.2.2 惯性测量系统在常规弹药制导化改造过程中的应用
1.3 惯性测量系统组成及工作原理
1.4 本文主要研究内容
第二章 小型抗高过载微惯性测量组合设计
2.1 微惯性测量组合小型化设计
2.1.1 微惯性测量组合的原理
2.1.2 微惯性测量组合结构设计
2.1.3 微惯性器件的选择及调理电路设计
2.2 微惯性测量组合抗高过载防护设计
2.2.1 微惯性测量组合硬防护技术研究
2.2.2 微惯性测量组合软防护技术研究
2.3 本章小结
第三章 MIMU 机械结构的 ANSYS 力学仿真
3.1 有限元模型建立与理论分析
3.1.1 硬防护技术下建模分析
3.1.2 软防护技术下建模分析
3.1.3 仿真结果分析
3.2 本章小结
第四章 数据采集存储装置设计
4.1 系统硬件电路设计与实现
4.1.1 信号调理模块设计
4.1.2 A/D 采集模块设计
4.1.3 FPGA 控制模块设计
4.1.4 数据存储模块设计
4.2 系统逻辑设计与实现
4.2.1 A/D 转换时序逻辑设计
4.2.2 内部 FIFO 时序逻辑设计
4.2.3 采集数据写入 FLASH 的接口逻辑设计
4.2.4 FLASH 智能分区设计
4.3 数据采集存储装置防护设计
4.4 本章小结
第五章 系统标定测试及试验论证
5.1 系统标定测试
5.1.1 MIMU 误差分析与标定补偿模型建立
5.1.2 微惯性测量组合标定与补偿方法
5.1.3 惯性测量系统安装误差补偿
5.2 冲击台抗高过载测试试验
5.2.1 冲击试验方案设计
5.2.2 冲击试验结果分析
5.3 弹载飞行测试试验
5.3.1 弹载飞行试验方案设计
5.3.2 弹载飞行试验结果分析
5.4 本章小结
第六章 总结及展望
参考文献
攻读硕士期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS陀螺仪CRM100的信号调理电路设计[J]. 胡陈君,李杰,景增增,石玺文. 自动化与仪表. 2014(09)
[2]基于FPGA控制的NAND Flash存储设计[J]. 刘东海,任勇峰,储成君. 科学技术与工程. 2013(34)
[3]基于FPGA的多路ICP数据采集装置的设计[J]. 张鹏,任勇峰,李辉景. 计算机测量与控制. 2013(08)
[4]MEMS三轴数字陀螺仪标定方法研究[J]. 彭孝东,陈瑜,李继宇,闫国琦,张铁民. 传感器与微系统. 2013(06)
[5]制导弹药用微惯性测量单元结构设计[J]. 李杰,刘俊. 兵工学报. 2013(06)
[6]一种微惯性测量单元标定补偿方法[J]. 田晓春,李杰,范玉宝,刘俊,陈伟. 传感技术学报. 2012(10)
[7]基于三轴转台的MEMS惯性传感器参数测量方法[J]. 李姣姣,王东波,赵祚喜,谭志斌,赵汝准. 自动化与信息工程. 2012(05)
[8]基于MEMS加速度计和陀螺仪的姿态检测系统[J]. 赵翔,杜普选,李虎,杨浩淼. 铁路计算机应用. 2012(03)
[9]浅析有限单元的应用[J]. 高菁. 数字技术与应用. 2012(02)
[10]INS/GPS多传感器车载组合导航系统算法研究[J]. 李宝林,李勇建,刘勇,李星海. 压电与声光. 2012(01)
博士论文
[1]旋转弹体背景磁场模型和地磁姿态测试方法研究[D]. 向超.南京理工大学 2013
[2]弹道环境下的陀螺/GPS组合姿态测量方法研究[D]. 牛春峰.南京理工大学 2012
[3]基于磁传感器组合的旋转弹体姿态测试方法研究[D]. 李玎.南京理工大学 2009
[4]微机械石英陀螺敏感元件的设计与制造研究[D]. 施阳和.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]基于MIMU的SINS/GPS深组合导航算法[D]. 苗勃然.哈尔滨工业大学 2013
[2]高效异步FIFO的设计实现[D]. 施华钧.湖南大学 2013
[3]飞控固态存储器的设计及关键技术研究[D]. 郭铮.中北大学 2013
[4]MEMS微惯性航姿系统的优化设计与集成技术研究[D]. 王小春.南京航空航天大学 2013
[5]旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺研究[D]. 崔星.中北大学 2012
[6]单陀螺多加速度计惯性测量系统设计及实验研究[D]. 王博.中北大学 2011
[7]微小型运动体姿态控制电路的设计与实现[D]. 马将.中北大学 2010
[8]多参数数字化阵列传感器高速通信适配器设计[D]. 那凯鹏.中北大学 2009
[9]基于MEMS技术的微型电源的研究[D]. 陈璞.南京理工大学 2009
[10]光电跟踪伺服系统智能控制研究[D]. 黄立新.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3294295
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3294295.html
