半球諧振陀螺是在傳統(tǒng)的機械轉子式陀螺和光學陀螺的基礎上發(fā)展起來的新一代高精度陀螺,是主流高精度慣性器件之一,已廣泛應用在航空、航天、航海等領域。國內傳統(tǒng)的半球諧振陀螺的工作模式為力反饋模式,該模式下半球諧振陀螺精度高,但動態(tài)范圍較小、應用范圍有限。針對上述問題,本文本文對速率積分模式半球諧振陀螺進行研究,通過對其進行理論建模及控制方法的研究,可以將半球諧振陀螺應用在有大動態(tài)范圍需求的環(huán)境中。本文主要研究內容如下:1.依據(jù)經典薄殼理論,建立速率積分模式半球諧振陀螺的動力學模型。通過使用力學中變分法及虛功原理,將抽象的駐波二階振動模態(tài)轉化為一集中質量在二維空間的彈簧簡諧振動,推導了二維空間集中質點的振動微分方程。2.針對平板電極實際幾何結構造成建模困難的問題,引入等效間距角概念,建立等效電容器模型,并給出近似解析解。依據(jù)誤差平方和最小原則,提出電容模型參數(shù)辨識方法,在此基礎上設計了先電極平均間距、后安裝傾角及傾角方位角的裝配參數(shù)辨識方案。進行仿真實驗。3.對半球諧振陀螺諧振子的主要結構參數(shù)對諧振模態(tài)的影響進行仿真。根據(jù)模態(tài)變化規(guī)律結合實際工程實現(xiàn)需要,給出選擇諧振子結構參數(shù)的方法。同時對變... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：碩士

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NorthropGrumman公司mHRG結構

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文其比例因子能夠實現(xiàn)自補償技術。大量的實驗數(shù)據(jù)得出，使用同一個微半球諧振陀螺，在使用了自補償?shù)膬?yōu)化后，零偏穩(wěn)定性可以較無優(yōu)化時提高一個數(shù)量級[8-10]。圖2-1NorthropGrumman公司mHRG結構1.2.2法國在對比不同國家的半球諧振陀螺后，可以發(fā)現(xiàn)法國Sagem公司所生產的半球諧振陀螺核心的零部件只有兩個，所使用的零部件少于其他陀螺，這使得其可靠性有了良好的保證。在同樣可以達到慣導級的陀螺中，半球諧振陀螺具有體積孝質量低、功耗最小的特點；同時不會對外界振動、環(huán)境溫度的改變產生較大影響，具有良好的抗沖擊能力(大于2000g)。圖2-2Sagem公司兩件套結構Sagem公司的半球諧振陀螺在控制電路上主要采用的是全角控制方式，在此工作模式下，可以提高陀螺的工作范圍，并且可以將陀螺誤差(漂移、標度因數(shù))通過在線的方式自標定。根據(jù)國外的公開數(shù)據(jù)，已有數(shù)千顆Sagem公司所生產的半球諧振陀螺投入使用，使用Sagem生產的產品開發(fā)的慣導系統(tǒng)已經在航天、航空、陸地、海洋等多方面應用，可以同時滿足國防需求及民用需求。由法國Sagem公司所生產的半球諧振陀螺已經使用在姿態(tài)軌道控制系統(tǒng)，而3

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文第2章半球諧振陀螺諧振子建模2.1引言本章是全文的基礎，建立了速率積分半球諧振陀螺諧振子二階動力學模型。在推導抽象的殼體振動方程之前，整體了介紹半球諧振陀螺的結構及制造流程。依據(jù)經典的薄殼理論，采用變分法及虛功原理分析諧振子的進動，將抽象的駐波二階振動模態(tài)轉化為一集中質量在二維空間的彈簧簡諧振動。通過將“快變量”和“慢變量”分別處理的方法，可以使對半球諧振陀螺的進動模型分析的過程大大簡化。2.2速率積分半球諧振陀螺整體結構圖2-1速率積分半球諧振陀螺整體結構示意圖速率積分半球諧振陀螺核心部件是半球諧振子及電極基板。兩者均由高純度熔融石英制作，由于熔融石英屬于硬脆材料在粗胚成型過程中需要嚴格控制磨削進給速度，尤其應避免諧振子唇沿處崩口，這種缺陷會對后續(xù)平板電極激勵與檢測效果，以及陀螺整體性能產生影響。通常粗胚成型一只直徑30mm諧振子需要20小時左右。粗胚成型后需經過超精密機械磨削，使半球諧振子唇沿、內表面及支撐桿達到亞微米級表面粗糙度，為后續(xù)鍍金屬膜層工藝提供基矗經過化學酸洗，拋光厚的半球諧振子表面粗糙度進一步降低之后，將半球諧振子唇沿、內表面及支撐桿、平板電極基板表面鍍上具有良好導電性的金屬膜層。在平板電極基板表面刻蝕出8個平板電極，與半球諧振子唇沿形成激勵與檢測電極。導電引針穿過平板電極基板表面的通孔，將電極信號引出至緩沖放大電路，再由外部接口引入數(shù)據(jù)處理9

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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