激光陀螺捷联惯导系统的动态误差分析与标定

发布时间：2017-06-24 07:00

  本文关键词：激光陀螺捷联惯导系统的动态误差分析与标定，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：惯性仪表是惯导系统的关键部件,它的精度极大程度的决定了惯导系统的精度。对于捷联惯导系统,当载体处在激烈的动态环境中时,力学环境复杂,惯性仪表的内部结构受动态力矩的干扰会使其输出中不可避免的引入动态误差,且不可忽略。所以,探索惯性元件的动态误差的产生及补偿机理,对提高惯导系统精度意义重大。本文以激光陀螺捷联惯导系统为研究对象,分析了激光陀螺和石英挠性加速度计动态误差的产生原因并建立了动态误差模型,针对所建立的加速度计动态误差模型提出了相应的标定方案。针对机抖激光陀螺,通过分析在动态环境中外部输入角加速度对抖动轴的作用,并求解相应的振动方程得到其输出。根据机抖激光陀螺输出信号读取原理,分析动态环境中抖动轴输出对陀螺输出的影响,给出了机抖激光陀螺的动态误差模型。在该模型建立过程中分别考虑了输入轴与抖动轴重合和不重合两种情况,且在二者不重合时,又分别考虑了抖动轴为刚性轴和存在挠性两种情况。机抖激光陀螺动态误差模型的建立,为其动态误差的后续研究提供了理论储备,为提高其输出精度提供了重要思路。针对石英挠性加速度计,通过对其机理进行分析建立了加速度计的动态误差模型,并考虑尺寸效应对其输出的作用,改进了该模型。通过对转台双轴及正交三轴匀角速率输入法的分析,最终选用转台中外环轴匀角速率输入法标定改进后的模型,并由谐波分析法和最小二乘法辨识相应的误差参数。根据选用的标定方法及给出的实验设计准则,设计了具体的标定实验,给出了标定精度估计标准。该方法能够实现加速度计动态误差模型的全系数一次性标定,且计算简便,易于实现。经仿真验证该标定方法能够得到比较高的标定精度,在工程上具有很好的应用价值。
【关键词】：捷联惯导系统 机抖激光陀螺 石英挠性加速度计 动态误差 标定
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN966
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题的研究背景及意义9-10
• 1.2 激光陀螺捷联惯性组合概述10-13
• 1.2.1 激光陀螺仪概述10-11
• 1.2.2 加速度计概述11-13
• 1.3 惯性仪表的误差13-15
• 1.3.1 静态误差13-14
• 1.3.2 动态误差14-15
• 1.4 惯性仪表标定方法研究现状15-17
• 1.4.1 静态标定方法研究现状15-17
• 1.4.2 动态标定方法研究现状17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 第2章 激光陀螺动态误差模型的建立19-35
• 2.1 激光陀螺的机械抖动偏频技术19-22
• 2.2 二频机抖激光陀螺的输入输出方程22-24
• 2.3 机抖机构动力学简化模型24-26
• 2.4 动态环境中机抖机构输出信号对陀螺输出的影响26-34
• 2.4.1 抖动轴与输入轴重合时的动态误差模型26-29
• 2.4.2 抖动轴与输入轴不重合时的动态误差模型29-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 加速度计动态误差模型的建立35-49
• 3.1 石英挠性加速度计的结构及工作原理35-37
• 3.2 机理法建立动态误差模型37-44
• 3.2.1 加速度计摆组件相对惯性空间的角速度39-40
• 3.2.2 加速度计摆组件的动量矩40-41
• 3.2.3 在角运动作用下作用在加速度计敏感组件上的误差力矩41-43
• 3.2.4 在角运动环境中加速度计的数学模型43-44
• 3.3 尺寸效应误差分析44-47
• 3.4 惯组中加速度计的动态误差模型47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 加速度计动态标定方法的研究49-80
• 4.1 惯性组合在三轴转台上的安装49-51
• 4.2 动态标定方法的选取51-57
• 4.2.1 内中环轴同时施加匀角速率51-53
• 4.2.2 内外环轴同时施加匀角速率53-54
• 4.2.3 中外环轴同时施加匀角速率54-55
• 4.2.4 内中外环轴同时施加匀角速率55-57
• 4.3 动态误差系数的标定57-64
• 4.3.1 模型建立57-58
• 4.3.2 加速度计输出量的谐波分析58-59
• 4.3.3 参数辨识方法59-64
• 4.4 标定实验的设计64-68
• 4.4.1 实验设计准则64-66
• 4.4.2 具体实验设计66-67
• 4.4.3 标定精度估计67-68
• 4.5 实验仿真68-79
• 4.5.1 转台误差对标定精度的影响68-76
• 4.5.2 输出噪声对标定精度的影响76-79
• 4.6 本章小结79-80
• 结论80-82
• 参考文献82-88
• 致谢88

  本文关键词：激光陀螺捷联惯导系统的动态误差分析与标定，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：477318