機抖激光陀螺捷聯(lián)系統(tǒng)抖動耦合誤差分析及其抑制方法研究.pdf

1、隨著國內(nèi)機抖環(huán)形激光陀螺（以下簡稱“DRLG”）技術(shù)成熟度的不斷提高，機抖環(huán)形激光陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)（以下簡稱“慣導系統(tǒng)”或“系統(tǒng)”）在國內(nèi)慣性技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，而DRLG特有的機械抖動特性使其在慣性測量單元（以下簡稱“IMU”）中必然存在抖動耦合誤差。抖動耦合誤差的特性分析及抑制方法研究對于進一步提高慣導系統(tǒng)精度具有非常重要的作用。作者根據(jù)硬捷聯(lián)和軟捷聯(lián)兩類慣導系統(tǒng)的動力學特點，開展各自的抖動耦合誤差特性分析，重點研究IMU在抖

2、動激勵下的耦合響應(yīng)特性，提出“四心合一”的IMU設(shè)計準則抑制抖動耦合誤差。論文主要完成以下研究工作：
　　a)推導IMU及慣導系統(tǒng)抖動耦合誤差的傳遞公式，建立IMU及慣導系統(tǒng)的動力學模型，利用有限元等數(shù)值分析手段進行特性驗證；重點模擬不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對抖動耦合運動響應(yīng)的影響，實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)和多激勵源的耦合響應(yīng)數(shù)值仿真分析，構(gòu)建耦合響應(yīng)的多參數(shù)仿真研究平臺。
　　b)進行硬捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)抖動耦合誤差及抑制方法研究。硬捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的慣

3、性器件通過一系列的剛性聯(lián)接與載體捷聯(lián)?！坝步萋?lián)”時 DRLG存在抖動能量傳遞范圍大，比例高，受外部環(huán)境影響大等問題，影響 DRLG抖動偏頻消除鎖區(qū)的運動規(guī)律，會導致DRLG零偏的常值項和隨機項均會明顯增加。通過對硬捷聯(lián)IMU及慣導系統(tǒng)的動力學參數(shù)進行優(yōu)化，并提出采用外部振動隔離手段來解決硬捷聯(lián)樣機慣性件零偏常值誤差隨載體環(huán)境變化而變化的問題，有效地抑制其抖動耦合誤差。
　　c)進行軟捷聯(lián)慣導系統(tǒng)抖動耦合誤差及抑制方法研究?！败浗萋?lián)

4、”通過減振器隔離IMU與基座之間的抖動耦合能量傳遞，將DRLG的耦合振動限定在IMU范圍內(nèi)，形成相對穩(wěn)定的動力學模態(tài)。軟捷聯(lián)慣導系統(tǒng)抖動耦合誤差的主要原因就來自于減振之后的IMU隨DRLG抖動而導致的偽圓錐運動，其響應(yīng)幅值一方面受DRLG抖動頻率與減振系統(tǒng)角振動頻率之間頻率比的影響，另一方面則受DRLG于IMU之間慣量比的影響。重點研究減振器布局對偽圓錐運動的影響，獲得優(yōu)化的減振布局方案。還針對現(xiàn)有DRLG振子存在的高階諧振頻率與其抖動

5、頻率比值不高，容易產(chǎn)生敏感軸偏移誤差，提出新的振子結(jié)構(gòu)形式，極大地提高其頻率比。最后結(jié)合某高精度樣機試制，提出了四心合一”的設(shè)計準則，實現(xiàn)了IMU的抖動耦合誤差優(yōu)化抑制，并結(jié)合質(zhì)量、體積等進行優(yōu)化設(shè)計，驗證抖動耦合抑制方法的有效性。
　　作者以提高慣導系統(tǒng)中器件精度為目的，從系統(tǒng)動力學特性、DRLG內(nèi)部結(jié)構(gòu)等多個方面進行研究，采用理論分析與有限元數(shù)值仿真相結(jié)合的方法，分析抖動耦合誤差產(chǎn)生的機理，提出相應(yīng)的誤差抑制方法并通過試制樣機