直流陀螺電機(jī)的控制與尋北應(yīng)用研究.pdf

1、本課題主要針對(duì)陀螺電機(jī)的控制和其在尋北過程中的應(yīng)用展開了研究，選用兩相無刷直流電機(jī)作為陀螺電機(jī)，無刷直流電機(jī)相對(duì)于磁滯電機(jī)和異步電機(jī)具有體積小、效率高、控制方便的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使其在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用。懸掛擺式陀螺儀因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和感應(yīng)原理，能夠在地球絕大部分場(chǎng)合精確敏感到地球真北方向，其根本原理是基于高速旋轉(zhuǎn)的剛體具有的陀螺特性，因此陀螺儀作為北向定位裝置，在隧道施工、礦山開采等無法精確辨別方向的工程中扮演著重要的角色。

2、同時(shí)在軍事領(lǐng)域，也對(duì)精確定向有著很大的需求，但由于技術(shù)封鎖，國內(nèi)很難得到相關(guān)技術(shù)成果，因此高精度擺式陀螺儀的開發(fā)與設(shè)計(jì)是國內(nèi)研發(fā)的一個(gè)很重要的方向。本課題以提高陀螺尋北精度為目的，從分析陀螺運(yùn)動(dòng)的規(guī)律出發(fā)，得出了陀螺電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)尋北精度的影響，從而對(duì)陀螺電機(jī)的控制展開了相應(yīng)研究，并將兩相無刷直流陀螺電機(jī)成功的應(yīng)用在尋北陀螺儀上，本課題的主要內(nèi)容如下。
　　(1)研究了陀螺電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，并分析了各類電機(jī)的特點(diǎn)，比如磁滯電機(jī)、異步電機(jī)

3、和無刷直流電機(jī)的特點(diǎn)分析、性能對(duì)比等，通過特性分析尋找最適合應(yīng)用在陀螺儀上的電機(jī)。
　　(2)針對(duì)陀螺運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行理論分析，得到陀螺靈敏部件的數(shù)學(xué)運(yùn)動(dòng)表達(dá)式，從而建立了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與尋北結(jié)果的數(shù)學(xué)關(guān)系，可以定量地分析轉(zhuǎn)速大小、轉(zhuǎn)速誤差對(duì)尋北測(cè)量的影響。從而為陀螺電機(jī)的控制，建立了理論標(biāo)準(zhǔn)。
　　(3)對(duì)兩相無刷直流電機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，給出了電機(jī)運(yùn)動(dòng)的基本原理，根據(jù)電機(jī)結(jié)構(gòu)，對(duì)陀螺電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立展開了研究。通過陀螺電機(jī)的數(shù)學(xué)模