彈載小型抗高過載微慣性測量系統(tǒng)設(shè)計
發(fā)布時間:2021-07-21 04:19
隨著未來戰(zhàn)爭形式逐漸向局部戰(zhàn)爭轉(zhuǎn)化,常規(guī)戰(zhàn)爭仍然是主要戰(zhàn)爭解決手段。最佳的戰(zhàn)爭效果就是使用最小的代價創(chuàng)造出最大的殺傷價值,那么實施精確打擊則成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的主要作戰(zhàn)方式,隨之衍生的常規(guī)武器制導(dǎo)化改造則成為必然趨勢。針對制導(dǎo)彈藥彈體空間狹窄的特點和高過載的惡劣發(fā)射環(huán)境,提出了一種基于微機電系統(tǒng)(MEMS)慣性器件的彈載小型抗高過載微慣性測量系統(tǒng)的設(shè)計方法,該系統(tǒng)主要由微慣性測量組合和數(shù)據(jù)采集存儲裝置組成。本文在探討微慣性測量組合單元(MIMU)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則和要求的基礎(chǔ)上,充分利用彈體空間,在滿足測量精度要求的同時縮小了微慣性測量組合的體積和重量,并采用特殊的灌封材料和工藝,通過多重防護技術(shù),極大地提高了微慣性測量組合結(jié)構(gòu)的抗高過載性能。利用ANSYS力學(xué)建模仿真分析對微慣性測量組合結(jié)構(gòu)設(shè)計進行可行性分析與驗證,仿真結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)力學(xué)性能良好,抗過載能力強。數(shù)據(jù)采集存儲裝置采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)控制高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,將采集到的彈體飛行的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并實時存儲到FLASH中,實現(xiàn)全彈道內(nèi)彈體飛行數(shù)據(jù)的記錄。最后,建立微慣性測量組合單元的誤差標(biāo)定補償模型,對系統(tǒng)安裝誤差進行補償...
【文章來源】:中北大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】:73 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究及發(fā)展?fàn)顩r
1.2.1 MEMS 傳感器和慣性測量系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.2 慣性測量系統(tǒng)在常規(guī)彈藥制導(dǎo)化改造過程中的應(yīng)用
1.3 慣性測量系統(tǒng)組成及工作原理
1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 小型抗高過載微慣性測量組合設(shè)計
2.1 微慣性測量組合小型化設(shè)計
2.1.1 微慣性測量組合的原理
2.1.2 微慣性測量組合結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1.3 微慣性器件的選擇及調(diào)理電路設(shè)計
2.2 微慣性測量組合抗高過載防護設(shè)計
2.2.1 微慣性測量組合硬防護技術(shù)研究
2.2.2 微慣性測量組合軟防護技術(shù)研究
2.3 本章小結(jié)
第三章 MIMU 機械結(jié)構(gòu)的 ANSYS 力學(xué)仿真
3.1 有限元模型建立與理論分析
3.1.1 硬防護技術(shù)下建模分析
3.1.2 軟防護技術(shù)下建模分析
3.1.3 仿真結(jié)果分析
3.2 本章小結(jié)
第四章 數(shù)據(jù)采集存儲裝置設(shè)計
4.1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)
4.1.1 信號調(diào)理模塊設(shè)計
4.1.2 A/D 采集模塊設(shè)計
4.1.3 FPGA 控制模塊設(shè)計
4.1.4 數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計
4.2 系統(tǒng)邏輯設(shè)計與實現(xiàn)
4.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換時序邏輯設(shè)計
4.2.2 內(nèi)部 FIFO 時序邏輯設(shè)計
4.2.3 采集數(shù)據(jù)寫入 FLASH 的接口邏輯設(shè)計
4.2.4 FLASH 智能分區(qū)設(shè)計
4.3 數(shù)據(jù)采集存儲裝置防護設(shè)計
4.4 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)標(biāo)定測試及試驗論證
5.1 系統(tǒng)標(biāo)定測試
5.1.1 MIMU 誤差分析與標(biāo)定補償模型建立
5.1.2 微慣性測量組合標(biāo)定與補償方法
5.1.3 慣性測量系統(tǒng)安裝誤差補償
5.2 沖擊臺抗高過載測試試驗
5.2.1 沖擊試驗方案設(shè)計
5.2.2 沖擊試驗結(jié)果分析
5.3 彈載飛行測試試驗
5.3.1 彈載飛行試驗方案設(shè)計
5.3.2 彈載飛行試驗結(jié)果分析
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)及展望
參考文獻
攻讀碩士期間的研究成果
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]MEMS陀螺儀CRM100的信號調(diào)理電路設(shè)計[J]. 胡陳君,李杰,景增增,石璽文. 自動化與儀表. 2014(09)
[2]基于FPGA控制的NAND Flash存儲設(shè)計[J]. 劉東海,任勇峰,儲成君. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2013(34)
[3]基于FPGA的多路ICP數(shù)據(jù)采集裝置的設(shè)計[J]. 張鵬,任勇峰,李輝景. 計算機測量與控制. 2013(08)
[4]MEMS三軸數(shù)字陀螺儀標(biāo)定方法研究[J]. 彭孝東,陳瑜,李繼宇,閆國琦,張鐵民. 傳感器與微系統(tǒng). 2013(06)
[5]制導(dǎo)彈藥用微慣性測量單元結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 李杰,劉俊. 兵工學(xué)報. 2013(06)
[6]一種微慣性測量單元標(biāo)定補償方法[J]. 田曉春,李杰,范玉寶,劉俊,陳偉. 傳感技術(shù)學(xué)報. 2012(10)
[7]基于三軸轉(zhuǎn)臺的MEMS慣性傳感器參數(shù)測量方法[J]. 李姣姣,王東波,趙祚喜,譚志斌,趙汝準(zhǔn). 自動化與信息工程. 2012(05)
[8]基于MEMS加速度計和陀螺儀的姿態(tài)檢測系統(tǒng)[J]. 趙翔,杜普選,李虎,楊浩淼. 鐵路計算機應(yīng)用. 2012(03)
[9]淺析有限單元的應(yīng)用[J]. 高菁. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2012(02)
[10]INS/GPS多傳感器車載組合導(dǎo)航系統(tǒng)算法研究[J]. 李寶林,李勇建,劉勇,李星海. 壓電與聲光. 2012(01)
博士論文
[1]旋轉(zhuǎn)彈體背景磁場模型和地磁姿態(tài)測試方法研究[D]. 向超.南京理工大學(xué) 2013
[2]彈道環(huán)境下的陀螺/GPS組合姿態(tài)測量方法研究[D]. 牛春峰.南京理工大學(xué) 2012
[3]基于磁傳感器組合的旋轉(zhuǎn)彈體姿態(tài)測試方法研究[D]. 李玎.南京理工大學(xué) 2009
[4]微機械石英陀螺敏感元件的設(shè)計與制造研究[D]. 施陽和.華中科技大學(xué) 2008
碩士論文
[1]基于MIMU的SINS/GPS深組合導(dǎo)航算法[D]. 苗勃然.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]高效異步FIFO的設(shè)計實現(xiàn)[D]. 施華鈞.湖南大學(xué) 2013
[3]飛控固態(tài)存儲器的設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 郭錚.中北大學(xué) 2013
[4]MEMS微慣性航姿系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與集成技術(shù)研究[D]. 王小春.南京航空航天大學(xué) 2013
[5]旋轉(zhuǎn)彈載免驅(qū)動三軸MEMS陀螺研究[D]. 崔星.中北大學(xué) 2012
[6]單陀螺多加速度計慣性測量系統(tǒng)設(shè)計及實驗研究[D]. 王博.中北大學(xué) 2011
[7]微小型運動體姿態(tài)控制電路的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 馬將.中北大學(xué) 2010
[8]多參數(shù)數(shù)字化陣列傳感器高速通信適配器設(shè)計[D]. 那凱鵬.中北大學(xué) 2009
[9]基于MEMS技術(shù)的微型電源的研究[D]. 陳璞.南京理工大學(xué) 2009
[10]光電跟蹤伺服系統(tǒng)智能控制研究[D]. 黃立新.哈爾濱工程大學(xué) 2008
本文編號:3294295
【文章來源】:中北大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】:73 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究及發(fā)展?fàn)顩r
1.2.1 MEMS 傳感器和慣性測量系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.2 慣性測量系統(tǒng)在常規(guī)彈藥制導(dǎo)化改造過程中的應(yīng)用
1.3 慣性測量系統(tǒng)組成及工作原理
1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 小型抗高過載微慣性測量組合設(shè)計
2.1 微慣性測量組合小型化設(shè)計
2.1.1 微慣性測量組合的原理
2.1.2 微慣性測量組合結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1.3 微慣性器件的選擇及調(diào)理電路設(shè)計
2.2 微慣性測量組合抗高過載防護設(shè)計
2.2.1 微慣性測量組合硬防護技術(shù)研究
2.2.2 微慣性測量組合軟防護技術(shù)研究
2.3 本章小結(jié)
第三章 MIMU 機械結(jié)構(gòu)的 ANSYS 力學(xué)仿真
3.1 有限元模型建立與理論分析
3.1.1 硬防護技術(shù)下建模分析
3.1.2 軟防護技術(shù)下建模分析
3.1.3 仿真結(jié)果分析
3.2 本章小結(jié)
第四章 數(shù)據(jù)采集存儲裝置設(shè)計
4.1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)
4.1.1 信號調(diào)理模塊設(shè)計
4.1.2 A/D 采集模塊設(shè)計
4.1.3 FPGA 控制模塊設(shè)計
4.1.4 數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計
4.2 系統(tǒng)邏輯設(shè)計與實現(xiàn)
4.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換時序邏輯設(shè)計
4.2.2 內(nèi)部 FIFO 時序邏輯設(shè)計
4.2.3 采集數(shù)據(jù)寫入 FLASH 的接口邏輯設(shè)計
4.2.4 FLASH 智能分區(qū)設(shè)計
4.3 數(shù)據(jù)采集存儲裝置防護設(shè)計
4.4 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)標(biāo)定測試及試驗論證
5.1 系統(tǒng)標(biāo)定測試
5.1.1 MIMU 誤差分析與標(biāo)定補償模型建立
5.1.2 微慣性測量組合標(biāo)定與補償方法
5.1.3 慣性測量系統(tǒng)安裝誤差補償
5.2 沖擊臺抗高過載測試試驗
5.2.1 沖擊試驗方案設(shè)計
5.2.2 沖擊試驗結(jié)果分析
5.3 彈載飛行測試試驗
5.3.1 彈載飛行試驗方案設(shè)計
5.3.2 彈載飛行試驗結(jié)果分析
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)及展望
參考文獻
攻讀碩士期間的研究成果
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]MEMS陀螺儀CRM100的信號調(diào)理電路設(shè)計[J]. 胡陳君,李杰,景增增,石璽文. 自動化與儀表. 2014(09)
[2]基于FPGA控制的NAND Flash存儲設(shè)計[J]. 劉東海,任勇峰,儲成君. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2013(34)
[3]基于FPGA的多路ICP數(shù)據(jù)采集裝置的設(shè)計[J]. 張鵬,任勇峰,李輝景. 計算機測量與控制. 2013(08)
[4]MEMS三軸數(shù)字陀螺儀標(biāo)定方法研究[J]. 彭孝東,陳瑜,李繼宇,閆國琦,張鐵民. 傳感器與微系統(tǒng). 2013(06)
[5]制導(dǎo)彈藥用微慣性測量單元結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 李杰,劉俊. 兵工學(xué)報. 2013(06)
[6]一種微慣性測量單元標(biāo)定補償方法[J]. 田曉春,李杰,范玉寶,劉俊,陳偉. 傳感技術(shù)學(xué)報. 2012(10)
[7]基于三軸轉(zhuǎn)臺的MEMS慣性傳感器參數(shù)測量方法[J]. 李姣姣,王東波,趙祚喜,譚志斌,趙汝準(zhǔn). 自動化與信息工程. 2012(05)
[8]基于MEMS加速度計和陀螺儀的姿態(tài)檢測系統(tǒng)[J]. 趙翔,杜普選,李虎,楊浩淼. 鐵路計算機應(yīng)用. 2012(03)
[9]淺析有限單元的應(yīng)用[J]. 高菁. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2012(02)
[10]INS/GPS多傳感器車載組合導(dǎo)航系統(tǒng)算法研究[J]. 李寶林,李勇建,劉勇,李星海. 壓電與聲光. 2012(01)
博士論文
[1]旋轉(zhuǎn)彈體背景磁場模型和地磁姿態(tài)測試方法研究[D]. 向超.南京理工大學(xué) 2013
[2]彈道環(huán)境下的陀螺/GPS組合姿態(tài)測量方法研究[D]. 牛春峰.南京理工大學(xué) 2012
[3]基于磁傳感器組合的旋轉(zhuǎn)彈體姿態(tài)測試方法研究[D]. 李玎.南京理工大學(xué) 2009
[4]微機械石英陀螺敏感元件的設(shè)計與制造研究[D]. 施陽和.華中科技大學(xué) 2008
碩士論文
[1]基于MIMU的SINS/GPS深組合導(dǎo)航算法[D]. 苗勃然.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]高效異步FIFO的設(shè)計實現(xiàn)[D]. 施華鈞.湖南大學(xué) 2013
[3]飛控固態(tài)存儲器的設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 郭錚.中北大學(xué) 2013
[4]MEMS微慣性航姿系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與集成技術(shù)研究[D]. 王小春.南京航空航天大學(xué) 2013
[5]旋轉(zhuǎn)彈載免驅(qū)動三軸MEMS陀螺研究[D]. 崔星.中北大學(xué) 2012
[6]單陀螺多加速度計慣性測量系統(tǒng)設(shè)計及實驗研究[D]. 王博.中北大學(xué) 2011
[7]微小型運動體姿態(tài)控制電路的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 馬將.中北大學(xué) 2010
[8]多參數(shù)數(shù)字化陣列傳感器高速通信適配器設(shè)計[D]. 那凱鵬.中北大學(xué) 2009
[9]基于MEMS技術(shù)的微型電源的研究[D]. 陳璞.南京理工大學(xué) 2009
[10]光電跟蹤伺服系統(tǒng)智能控制研究[D]. 黃立新.哈爾濱工程大學(xué) 2008
本文編號:3294295
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