动力调谐陀螺仪误差分析及补偿技术——陈智民

1、LOGLOGO O 动力调谐陀螺仪的动力调谐陀螺仪的 误差分析及补偿技术误差分析及补偿技术汇报人：陈智民汇报人：陈智民20122012年年1111月月2424日日 Your site here内容提纲内容提纲 一一、动力调谐陀螺仪结构简介、动力调谐陀螺仪结构简介 二、动调陀螺仪结构误差分析与补偿二、动调陀螺仪结构误差分析与补偿 三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿 四、总结四、总结Your site hereSub title一、动力调谐陀螺仪结构简介一、动力调谐陀螺仪结构简介动力调谐陀螺仪的支承原理：动力调谐陀螺仪的支承原理：转子借助转子借助2 2对相互正交的挠性

2、对相互正交的挠性 轴和轴和1 1个平衡环组成挠性接头。个平衡环组成挠性接头。一对共轴线的一对共轴线的内挠性轴内挠性轴把驱动把驱动 轴与平衡环连接起来。轴与平衡环连接起来。一对共轴线的一对共轴线的外挠性轴外挠性轴把平衡把平衡 环与转子连接起来。环与转子连接起来。内挠性轴、外挠性轴、驱动轴内挠性轴、外挠性轴、驱动轴 两两垂直，理想情况下下三两两垂直，理想情况下下三 轴交与一点，称为轴交与一点，称为挠性支承点挠性支承点。 Your site here一、动力调谐陀螺仪结构简介一、动力调谐陀螺仪结构简介vYour site here一、动力调谐陀螺仪结构简介一、动力调谐陀螺仪结构简介 动力调谐陀螺仪的

3、结构组成：动力调谐陀螺仪的结构组成： 2.2.动力调谐陀螺仪的结构组成示意图动力调谐陀螺仪的结构组成示意图：Your site here二、动调二、动调陀螺仪结构误差分析与补偿陀螺仪结构误差分析与补偿 a. a.剩余刚度和阻尼效应引起的漂移误差剩余刚度和阻尼效应引起的漂移误差 b. b.质量不平衡引起的漂移误差质量不平衡引起的漂移误差 c. c.结构非等弹性引起的误差结构非等弹性引起的误差 d. d.驱动轴二倍旋转频率的角振动引起的驱动轴二倍旋转频率的角振动引起的 误差误差 Your site here二、动调二、动调陀螺仪结构误差分析与补偿陀螺仪结构误差分析与补偿a.a.剩余刚度和阻尼效应引

4、起的漂移误差剩余刚度和阻尼效应引起的漂移误差: : 如果陀螺存在剩余刚度和阻尼效应，则当自转轴与驱动轴之间出现相对角偏移时，就有同相弹性力矩和正交弹性力矩作用在转子上，使自转轴进动偏离原来所稳定的方位，极点沿着收敛螺线返回原点。这种自转轴的方位偏离就是漂移。 补偿技术：补偿技术： 1）尽量减小锥形进动角频率。）尽量减小锥形进动角频率。 2）尽量增大陀螺仪的时间常数。）尽量增大陀螺仪的时间常数。 3）尽量减小自转轴与驱动轴之间的角偏移。）尽量减小自转轴与驱动轴之间的角偏移。Your site here二、动调二、动调陀螺仪结构误差分析与补偿陀螺仪结构误差分析与补偿b.b.质量不平衡引起的漂移误差

5、：质量不平衡引起的漂移误差： 在实际的仪表结构中，由于加工和装配误差，不可能绝对精确地保证转子质心和平衡环质心都位于挠性支承中心上，也不可能绝对精确的保证内、外挠性轴轴线相交于一点。 补偿技术：补偿技术： 挠性接头制造好了，内外挠性轴轴线偏离的挠性接头制造好了，内外挠性轴轴线偏离的距离便成定值。为了工艺上调整方便，可以先距离便成定值。为了工艺上调整方便，可以先绕外挠性轴进行静平衡，然后再通过绕内挠性绕外挠性轴进行静平衡，然后再通过绕内挠性轴进行静平衡。在对陀螺仪进行精细的静平衡轴进行静平衡。在对陀螺仪进行精细的静平衡以后，质量不平衡漂移系数可以达到很小。以后，质量不平衡漂移系数可以达到很小。Y

6、our site here二、动调二、动调陀螺仪结构误差分析与补偿陀螺仪结构误差分析与补偿Your site here二、动调二、动调陀螺仪结构误差分析与补偿陀螺仪结构误差分析与补偿d.d.驱动轴二倍旋转频率的角振动引起的误差：驱动轴二倍旋转频率的角振动引起的误差：在仪表工作过程中，驱动轴可能出现绕着与其正交的轴的角振动，这种角振动也会引起平衡环的振荡运动，并产生惯性力矩作用在转子上。如果驱动轴角振动频率恰好是转子旋转频率的2倍，那么平衡环力矩中将包含一个常值力矩分量，从而造成陀螺漂移。补偿技术：补偿技术：这项误差是单平衡环动调陀螺仪一种原理性这项误差是单平衡环动调陀螺仪一种原理性误差。为了从

7、根本上消除这项误差，出现了双平误差。为了从根本上消除这项误差，出现了双平衡环式结构，即在转子和驱动轴之间安装衡环式结构，即在转子和驱动轴之间安装2 2个在个在旋转方向上互成旋转方向上互成9090但又不干涉的平衡环。但又不干涉的平衡环。Your site here三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿动力调谐陀螺仪运动中误差分析：动力调谐陀螺仪运动中误差分析： “捷联式定位定向系统” 中的动力调谐陀螺承受了载体在空间运动时的全部线运动与角运动。线运动引起的测量误差可以按动力调谐陀螺的静态误差模型予以补偿, 而角运动引起的动态误差则应按其 、动态误差模型予以补偿。而补偿这

8、些误差的先决条件是已知陀螺的误差模型和误差参数。Your site here三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿动力调谐陀螺静态与动态误差补偿技术：动力调谐陀螺静态与动态误差补偿技术：Your site here三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿动力调谐陀螺安装倾斜角引起的误差分析：动力调谐陀螺安装倾斜角引起的误差分析： 在动力调谐陀螺的装配过程中陀螺和平衡环的中心轴总是不可能完全与驱动轴轴线重合,因此存在一定的安装倾斜角.陀螺及平衡环的安装倾斜角对动力调谐陀螺的调谐条件有影响,此干扰力矩与壳体的运动状态无关而与力矩器对转子的作用力有关

9、. 补偿技术：补偿技术： 在装配中应尽量做到陀螺、平衡环及驱动轴在装配中应尽量做到陀螺、平衡环及驱动轴的轴线重合的轴线重合,以便减小对动力调谐陀螺的调谐条以便减小对动力调谐陀螺的调谐条件的影响件的影响.Your site here三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿动力调谐陀螺温度变化引起的误差分析：动力调谐陀螺温度变化引起的误差分析： 温度变化对动力调谐陀螺仪各部分的影响包括:转子体质心轴向偏移,力矩器力矩系数变化,动力调谐陀螺仪调谐状态变化,信号器标度因数变化,风阻力矩变化. 中等精度的动力调谐陀螺仪所产生的温度漂移是不容忽视的,所以必须采取措施减小温度变化对陀

10、螺仪性能的影响. 补偿技术：补偿技术： 惯性器件结构设计补偿法是一种减少温度影惯性器件结构设计补偿法是一种减少温度影响的方法。结构设计补偿方法有力矩器热敏磁响的方法。结构设计补偿方法有力矩器热敏磁分路补偿法和电路补偿法等。分路补偿法和电路补偿法等。Your site here三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿三、动调陀螺仪应用误差分析与补偿动力调谐陀螺温度变化引起的误差补偿技术：动力调谐陀螺温度变化引起的误差补偿技术：温度补偿的原理框图温度补偿的原理框图Your site here四、总结四、总结根据陀螺仪与载体加速度之间的关系，可把陀根据陀螺仪与载体加速度之间的关系，可把陀螺仪有规律的、系统性

11、的漂移分为螺仪有规律的、系统性的漂移分为3种：种： 1.与加速度无关的漂移。一般由弹性力矩、与加速度无关的漂移。一般由弹性力矩、 电磁或静电干扰力矩等产生。电磁或静电干扰力矩等产生。 2.与加速度成比例的漂移。一般由于陀螺仪与加速度成比例的漂移。一般由于陀螺仪 质心偏离支承中心形成轴向或径向质量不质心偏离支承中心形成轴向或径向质量不 平衡所引起。平衡所引起。 3.与加速度平方成比例的漂移。一般由陀螺与加速度平方成比例的漂移。一般由陀螺 仪结构中非等弹性形变所引起。仪结构中非等弹性形变所引起。Your site here四、总结四、总结 动力调谐陀螺仪惯导系统中，因载体而产生的动力调谐陀螺仪惯导系统中，因载体而产生的几种误差对导航性能具有很大的影响，如圆锥误差几种误差对导航性能具有很大的影响，如圆锥误差、挠性陀螺刻度因数非线性、姿态角速率引起的加、挠性陀螺刻度因数非线性、姿态角速率引起的加表零位变化误差等。这些误差的分析和补偿都是建表零位变化误差等。这些误差的分析