本文關(guān)鍵詞：光纖慣組單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制模式及對準(zhǔn)方法研究

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【摘要】：隨著光纖陀螺的精度和技術(shù)成熟度的不斷提升,在高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)中占有越來越重要的位置。目前,旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)是提高慣導(dǎo)系統(tǒng)精度的重要技術(shù)之一,將旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)應(yīng)用在光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)中,可使之達(dá)到更高的精度。本文以某長航時(shí)水下潛器為課題背景,對光纖陀螺單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究。本文的研究主要可以分為四個部分:(1)光纖陀螺單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)的自動補(bǔ)償原理。本文先對Φ角誤差模型進(jìn)行分析,在頻域分析了旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)谋举|(zhì)。通過對慣性器件本身存在的固有誤差源陀螺漂移、隨機(jī)游走誤差、標(biāo)度因數(shù)誤差、安裝誤差進(jìn)行分析,推導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)對各誤差源的調(diào)制效果。此外,還對調(diào)制過程導(dǎo)致的鋸齒型速度曲線進(jìn)行了分析,并得出陀螺誤差、加速度計(jì)誤差是產(chǎn)生鋸齒型速度曲線根本原因的結(jié)論。除慣性器件本身誤差源外,本文還對慣組(以下簡稱IMU)在轉(zhuǎn)動過程中引起的誤差進(jìn)行了分析,并在導(dǎo)航計(jì)算中進(jìn)行補(bǔ)償,減小了轉(zhuǎn)動誤差對系統(tǒng)的影響,提高了導(dǎo)航精度。載體在運(yùn)動過程中航向的變化會對旋轉(zhuǎn)調(diào)制作用產(chǎn)生一定的影響,本文通過對艦艇實(shí)際運(yùn)動的分析,分析了艦艇航向角變化對旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)的調(diào)制效果造成的影響。(2)光纖陀螺旋轉(zhuǎn)調(diào)制系統(tǒng)方案的研究。本文通過對慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差模型進(jìn)行拉普拉斯變換,分析了單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差傳播的振蕩特性。通過對各項(xiàng)誤差源在導(dǎo)航過程中引起的速度、位置震蕩幅值進(jìn)行分析,得到旋轉(zhuǎn)周期與速度、位置曲線震蕩幅值的關(guān)系,為旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)周期的選取提供了理論依據(jù)。同時(shí)通過對轉(zhuǎn)停方案慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差模型進(jìn)行等效分析,為轉(zhuǎn)停方案周期的確定提供了理論依據(jù)。通過對天向陀螺標(biāo)度因數(shù)在旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)中的影響分析,指出經(jīng)典的轉(zhuǎn)停方案中旋轉(zhuǎn)次序的不足,并對其進(jìn)行改進(jìn),減小了天向陀螺標(biāo)度因數(shù)誤差對導(dǎo)航精度的影響。此外,通過對轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)在啟動與停止過程中角加速度大小進(jìn)行分析,得出較大的角加速度會減小導(dǎo)航誤差。最后,在旋轉(zhuǎn)方案確定的基礎(chǔ)下,對某型號光纖陀螺單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)的組成進(jìn)行了介紹。(3)光纖陀螺旋轉(zhuǎn)調(diào)制系統(tǒng)對準(zhǔn)方法的研究。通過對狀態(tài)方程的可觀性進(jìn)行分析,指出慣導(dǎo)系統(tǒng)中東向陀螺漂移和水平加速度計(jì)零偏不可觀。通過采用組合對準(zhǔn)方式,提高系統(tǒng)的可觀性,可快速估計(jì)出系統(tǒng)的航向、水平加速度計(jì)零偏、水平陀螺漂移,航向精度可達(dá)到1'之內(nèi),陀螺漂移估計(jì)值可達(dá)到0.006°/h以內(nèi),加速度計(jì)零偏估計(jì)值均方根可達(dá)到35μg以內(nèi)。最后通過采用新的對準(zhǔn)手段對天向陀螺漂移進(jìn)行估計(jì),通過兩小時(shí)估計(jì)時(shí)間,在保證估計(jì)精度的情況下可估計(jì)出0.012°/h陀螺漂移,有效地降低了估計(jì)時(shí)間,具有較大的工程意義。(4)光纖陀螺單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證。針對艦艇實(shí)際使用需要,本文提出兩種工作模式,分別為半小時(shí)對準(zhǔn)和三小時(shí)對準(zhǔn)。通過對兩種工作模式的試驗(yàn),速度、位置誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果滿足項(xiàng)目指標(biāo)要求,同時(shí)也驗(yàn)證了對準(zhǔn)方案以及旋轉(zhuǎn)調(diào)制方案的工程實(shí)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN96

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫楓;孫偉;;基于單軸旋轉(zhuǎn)的光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差特性與實(shí)驗(yàn)分析[J];宇航學(xué)報(bào);2010年04期

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本文編號：1273034