嵌套環(huán)式微陀螺近年發(fā)展成為了未來高性能微陀螺的一個重要方向。但目前關(guān)于嵌套環(huán)式微陀螺的研究報道側(cè)重于整體設(shè)計、精密修調(diào)和信號處理等方面,針對其機(jī)械靈敏度和抗沖擊性能之間內(nèi)部聯(lián)系與綜合優(yōu)化的研究鮮有報道。由于嵌套環(huán)式微陀螺具備達(dá)到導(dǎo)航級精度的潛力,陀螺機(jī)械靈敏度的提升勢在必然,隨著嵌套環(huán)式微陀螺在軍事航空等領(lǐng)域上越來越重要的應(yīng)用價值,對其抗沖擊性能也提出了一定的要求。改變嵌套環(huán)陀螺的結(jié)構(gòu)設(shè)計會引起陀螺性能發(fā)生很大的改變,包括機(jī)械靈敏度與抗沖擊性能的變化,因此本課題從基本的嵌套環(huán)式微陀螺結(jié)構(gòu)參數(shù)入手,來實(shí)現(xiàn)機(jī)械靈敏度與抗沖擊性能的綜合優(yōu)化。以陀螺機(jī)械靈敏度與抗沖擊性能為目標(biāo),采用PSO算法與仿真相結(jié)合的方式對陀螺結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,由于機(jī)械靈敏度與抗沖擊性能相互矛盾,一方的提升會損耗另一方的性能,因此引入了帕累托前沿尋找滿足機(jī)械靈敏度與抗沖擊性能的均衡解,最終根據(jù)優(yōu)化所得結(jié)果進(jìn)行陀螺樣機(jī)加工,并對樣機(jī)進(jìn)行了性能測試。樣機(jī)最終的零偏穩(wěn)定性為0.62o/h,角度隨機(jī)游走系數(shù)為0.038o/√h,最低可承受7000G的沖擊力,整體具有了一個較優(yōu)的綜合性能。 

【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 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
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 嵌套環(huán)式微陀螺結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究進(jìn)展
    1.3 MEMS陀螺抗沖擊技術(shù)研究情況
        1.3.1 優(yōu)化敏感結(jié)構(gòu)設(shè)計
        1.3.2 設(shè)計抗沖擊止擋結(jié)構(gòu)
        1.3.3 利用靜電止擋方法
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容
第二章 嵌套環(huán)式微陀螺結(jié)構(gòu)設(shè)計及基礎(chǔ)理論
    2.1 嵌套環(huán)式微陀螺的結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.2 嵌套環(huán)式微陀螺工作原理
    2.3 嵌套環(huán)式微陀螺力學(xué)建模
        2.3.1 雙環(huán)耦合動力學(xué)建模
        2.3.2 多環(huán)耦合動力學(xué)建模
    2.4 嵌套環(huán)式微陀螺結(jié)構(gòu)關(guān)鍵性能理論建模
        2.4.1 Q值的理論計算
        2.4.2 機(jī)械靈敏度、機(jī)械熱噪聲的理論計算
    2.5 嵌套環(huán)式微陀螺抗沖擊性能分析方法
    2.6 本章小結(jié)
第三章 嵌套環(huán)諧振結(jié)構(gòu)參數(shù)對性能的影響規(guī)律研究
    3.1 單變量參數(shù)影響規(guī)律研究
        3.1.1 結(jié)構(gòu)厚度對諧振結(jié)構(gòu)性能的影響規(guī)律
        3.1.2 外圓直徑對諧振結(jié)構(gòu)性能的影響規(guī)律
        3.1.3 錨點(diǎn)-外圓直徑比對諧振結(jié)構(gòu)性能的影響規(guī)律
        3.1.4 環(huán)數(shù)對諧振結(jié)構(gòu)性能的影響規(guī)律
    3.2 多變量參數(shù)影響規(guī)律研究
        3.2.1 不同壁厚分布對諧振結(jié)構(gòu)性能的影響規(guī)律
        3.2.2 不同間隙分布對諧振結(jié)構(gòu)性能的影響規(guī)律
        3.2.3 機(jī)械靈敏度與抗沖擊性能的內(nèi)在影響關(guān)系分析
    3.3 嵌套環(huán)式微陀螺基本參數(shù)設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
第四章 嵌套環(huán)式微陀螺結(jié)構(gòu)參數(shù)綜合優(yōu)化
    4.1 基于粒子群的智能優(yōu)化算法
        4.1.1 優(yōu)化算法參數(shù)設(shè)置
        4.1.2 最優(yōu)值判斷與儲存程序
        4.1.3 目標(biāo)函數(shù)設(shè)置及COMSOL調(diào)用
    4.2 嵌套環(huán)式微陀螺智能參數(shù)優(yōu)化平臺
    4.3 嵌套環(huán)式微陀螺壁厚分布優(yōu)化
        4.3.1 以機(jī)械靈敏度為目標(biāo)的壁厚綜合優(yōu)化
        4.3.2 以抗沖擊性能為目標(biāo)的壁厚綜合優(yōu)化
    4.4 嵌套環(huán)式微陀螺間隙分布優(yōu)化
        4.4.1 以機(jī)械靈敏度為目標(biāo)的間隙綜合優(yōu)化
        4.4.2 以抗沖擊性能為目標(biāo)的間隙綜合優(yōu)化
    4.5 不同目標(biāo)下綜合優(yōu)化最優(yōu)結(jié)果分析
    4.6 嵌套環(huán)式微陀螺結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化設(shè)計
    4.7 本章小結(jié)
第五章 嵌套環(huán)式微陀螺加工與測試
    5.1 嵌套環(huán)式微陀螺加工工藝
    5.2 嵌套環(huán)式微陀螺性能測試
        5.2.1 模態(tài)測試
        5.2.2 標(biāo)度因數(shù)
        5.2.3 零偏穩(wěn)定性與角度隨機(jī)游走
        5.2.4 抗沖擊性能
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]高性能音叉結(jié)構(gòu)MEMS陀螺的抗沖擊設(shè)計[J]. 司朝偉,韓國威,寧瑾,趙永梅,楊富華.  微納電子技術(shù). 2014(05)
[4]微米／納米技術(shù)──面向21世紀(jì)的軍民兩用技術(shù)[J]. 丁衡高.  儀器儀表學(xué)報. 1995(S1)



本文編號：3148089