惯导平台漂移误差参数估计的方案设计与仿真研究

本文研究了惯导平台漂移误差模型的参数辨识技术.平台漂移的误差源主要包括惯性器件的输出误差及其安装误差等,在测漂过程中让平台先后处在几个不同的位置,使各种误差源都能受到重力的激励.取加速度计或框架角的测量值做为系统的输出.框架角和误差系数都被定义成了状态变量,这样参数辨识问题就转化成了对状态变量的估计.由于状态和观测方程都是非线性的,故采用了扩展的卡尔曼滤波器.本文设计了六位置方案,进行了仿真.结果表明,该方案可以获得较好的辨识效果.     

平台陀螺漂移误差测试与模型辨识

本文提出了一种新的平台陀螺漂移误差测试方案,并采用组合时序模型辨识的方法对测漂数据进行处理,以提高漂移误差系数的估计精度。该方案与通常的多位置试验法相比,能够大大缩短平台测漂时间,简化测试操作,有利于测试的自动化。     

惯导平台陀螺安装误差角辨识的制约因素分析及对策

在惯导平台多位置静态测漂方案下,对陀螺安装误差角的辨识结果往往很不理想。本文通过分析陀螺误差角影响惯导平台漂移的机理,发现平台壳体的角速率是制约误差角辨识精度的主要因素。由此,在测漂过程中有针对性地引入了转台相对地面的角,速率。仿真结果显示,转台角速率的引入能使陀螺安装误差角的辨识精度得到明显的提高。     

线振动条件下平台漂移误差模型参数辨识仿真研究

对在振动条件下应用扩展卡尔曼滤波方法辨识平台漂移误差模型参数的问题进行了研究。设计了多位置测漂方案，对理想、非理想线振动条件下的参数辨识问题进行了仿真。所提出的方案能够在线振动激励幅值受限的情况下，辨识出各模型参数。     

在反转平台离心机上标定陀螺仪的误差模型系数的方法

为了准确标定陀螺仪的静态误差模型系数,在带反转平台的精密离心机上建立坐标系,并在考虑离心机误差源的情况下分析了坐标系间的姿态关系.推导出了陀螺仪各轴上精确的角速度输入和比力输入标称值,再结合陀螺仪静态误差模型推导出含有陀螺仪漂移系数的各次谐波幅值表达式.通过离心机提供两个不同谐波加速度,采集陀螺仪各采样时刻的输出,对输出应用谐波分析法求得0-2次谐波幅值大小,再根据谐波幅值与漂移系数之间的关系,利用最小二乘法辨识各漂移系数.试验仿真表明采用带反转平台的离心机对陀螺仪漂移系数标定时可以有效规避某些离心机误差,离心机误差对于DI、Ds、DIO和Dos等参数的标定有很大影响,须在补偿离心机误差的情况下才能够实现精确标定.     

捷联惯导系统初始对准的参数辨识法

本文研究了晃动基座上捷联惯导系统初始对准的参数辨识法。文中论述了捷联系统姿态误差角的变化规律、姿态误差角与速度误差量间的关系、双位置对准及陀螺测漂的原理及实现,介绍了两种实用的参数辨识的递推算法:递推最小二乘法和改良卡尔曼滤波法,给出了若干组不同条件下的模拟结果,并提出了作者的一些看法。     

静电陀螺伺服测漂数据处理方法研究

静电陀螺仪通常用于空间稳定系统中,因此用伺服法进行漂移测试和建模具有现实意义。本文讨论了一种静电陀螺伺服测漂数据处理的方法,对三次伺服测漂试验数据进行了分析和处理。考虑到伺服测漂中失调角甚小,采用简化常值漂移模型,参数估计采用离散卡尔曼滤波以提高精度,并用时间序列分析法建立随机漂移模型。拟合结果表明,上述方法对建立和辨识高精度静电陀螺漂移模型具有较高精度。     

小姿态导航平台射前快速自标定

为了实现某型导弹小姿态惯性导航平台射前自标定,分析并建立了精确实用的小姿态导航平台静态误差模型,设计了转动控制与测漂电路,充分利用射向条件和平台稳定性,实现导航平台在全装弹状态下自动转动、锁定和测漂,并以加速度计和陀螺输出作为开环观测量,结合误差模型分离出各误差系数。通过对各种误差进行综合仿真分析,得到标定系数的相对误差不超过4,其标定时间缩短为借助转台标定所需时间的40,满足了射前标定的精确性和快速性要求。方案在不改变现有装备的情况下,控制平台按照预设轨迹小角度旋转两次,仅分别在三个预设位置同时对三个陀螺进行测漂标定,适合实际导弹发射。     

空间稳定平台通用误差模型

自由转子陀螺是一种二自由度机电陀螺,其漂移特性可应用二次型漂移误差模型描述。从二次型漂移误差模型出发,推导了壳体翻滚条件下的调制平均漂移误差模型,并推广到空间稳定平台上工作的极轴陀螺和赤道陀螺;列写了二次型陀螺漂移误差模型驱动下的空间稳定平台标称运动方程;经过扰动线性化,求解出平台标称运动轨迹增量坐标的解析表达式;基于扰动线性化模型并考虑到加速度计测量误差,证明了观测变量为纬度误差、经度误差及冗余轴转角误差时,空间稳定平台运动方程的17项误差系数都是可辨识的;分析了该17项误差系数的估计精度与加速度计组合件测量误差的关系。仿真和实验结果表明本文提出的通用误差模型是有效的。     

空间稳定惯性导航系统参数的姿态误差标校法

为提高空间稳定惯性导航系统的姿态精度,利用姿态误差进行系统级参数标定和校准.首先,给出了姿态误差模型,考虑陀螺漂移、加速度计误差、壳体翻滚失准角、安装误差和框架角零偏的影响;接着,利用姿态误差模型进行可辨识性讨论和分析,总结出能分离的参数和标定方法,并据此设计试验方案.获得姿态误差后,结合最小二乘法和姿态误差模型进行系统级参数标定和校准,结果表明,参数标定误差小于15％的姿态精度指标,校准后,纵横摇角和航向角精度提高了60％和40％.     

基于神经网络的误差补偿滤波器在陀螺漂移误差模型辨识中的应用

用神经网络补偿非线性卡尔曼滤波器的状态估计误差，并将其用于陀螺漂移误差模型的参数辨识中，仿真结果表明该方法的有效性。     

平台动基座标定中的参数辨识研究

给出了某型平台动基座标定的参数辨识的一个工程实例。针对阵风干扰对标定精度影响很大的情况，设计了小波滤波加分组拟合和加权平均算法。在使用小波滤波器对数据滤波后，采用分组拟合加权平均算法辨识漂移角速度，在此基础上解算漂移参数。从试验数据计算值可以看出，该方法对扰动和随机误差的消除效果明显，优于最小二乘法。     

Error analysis and a new steering law design for spacecraft control system using SGCMGs

Based on the singular value decomposition theory,this paper analyzed the mechanism of escaping/avoiding singularity using generalized and weighted singularity-robust steering laws for a spacecraft that uses single gimbal control moment gyros (SGCMGs) as the actuator for the attitude control system.The expression of output-torque error is given at the point of singularity,proving the incompatible relationship between the gimbal rate and the output-torque error.The method of establishing a balance between the gimbal rate and the output-torque error is discussed,and a new steering law is designed.Simulation results show that the proposed steering law can effectively drive SGCMGs to escape away from singularities.     

Steering laws analysis of SGCMGs based on singular value decomposition theory

The steering laws of single gimbal control moment gyros （SGCMGs） are analyzed and compared in this paper for a spacecraft attitude control system based on singular value decomposition （SVD） theory. The mechanism of steering laws escaping singularity, especially how the steering laws affect singularity of gimbal configuration and the output torque error, is studied using SVD theory. Performance of various steering laws are analyzed and compared quantitatively by simulation. The obtained results can be used as a reference for designers.     

Time domain parameters identification of foundation-structure interaction system

The time domain parameter laenuncauon memoa oi me iounuauon-structure interaction system is presented. On the basis of building the computation mode and the motion equation of the foundation-structure interaction system, the system parameter identification method was established by using the extended Kalman filter （EKF） technique and taking the unknown parameters in the system as the augment state variables. And the time parameter identification process of the foundation-structure interaction system was implemented by using the data of the layer foundation-storehouse interaction system model test on the large vibration platform. The computation result shows that the established parameter identification method can induce good parameter estimation.     

光纤陀螺随机漂移补偿中的数据融合方法（英文）

为提高光电平台的控制性能和稳定性,以平台反馈回路所用的光纤陀螺传感器为研究对象,对光纤陀螺角速率的历史输出、当前量测以及随机漂移进行融合补偿。采用双自回归模型确定了光纤陀螺时间序列输出的自回归多项式和光纤陀螺随机漂移的自回归关系。以陀螺当前输出为量测量,结合卡尔曼滤波算法将陀螺历史输出和历史随机漂移融合进状态方程,并进行随机漂移在线估计补偿。实验结果表明,光纤陀螺随机漂移的AR模型能达到90%拟合效果,经卡尔曼滤波补偿后随机漂移能降到1/10。该方法能很好地抑制光电平台三个框架轴光纤陀螺的随机漂移,补偿率为80%~90%。     

框架陀螺仪运动的混沌性态

讨论理想状态下框架支承陀螺仪的运动,列出以框架转角及对应的广义动量为变量的正则方程．应用Melnikov方法和Poincaré截面的数值方法证实,转子对匀速旋转的微小偏离可导致混饨运动出现．数值计算还证实,基座的匀速转动亦可引起陀螺仪的混饨运动．从而表明,实验观测到的陀螺仪随机漂移现象也可来源于内禀随机性,而不仅是外在随机因素的作用结果．     

航空遥感用惯性稳定平台动力学耦合分析

航空遥感用惯性稳定平台承载重量较大的成像载荷,系统相对复杂,耦合明显。根据航空遥感用三轴惯性稳定平台的结构特点,应用矢量叠加原理推导了平台环架运动学方程,建立了欧拉动力学模型,并分析了基座运动情况下各环架间的动力学耦合误差。仿真结果表明,基座对平台环架耦合较大,环架交叉耦合相对较小,且在外界干扰下基座及环架间的耦合加强。研究结果为稳定平台控制系统设计提供了依据。     

基于提升小波与灰色神经网络的光纤陀螺振动误差建模

光纤陀螺在振动环境下的输出具有噪声大、漂移强的特性,必须建立合理的振动误差模型,以便使用精确的算法进行补偿,从而提高光纤陀螺的输出精度。文中首先使用Allan方差分析法分析了某型号的数字闭环光纤陀螺在振动环境下的输出信号,随后利用提升小波分离出了光纤陀螺误差模型中的白噪声及漂移误差,并提出了基于灰色理论和RBF神经网络的漂移误差建模方法。仿真结果表明,相较于传统的RBF神经网络模型,基于提升小波的灰色RBF神经网络的漂移误差建模方法能有效滤除白噪声,并将漂移误差模型的建模精度提高了一倍左右。该方法能够有效提高光纤陀螺在振动环境下的输出精度,对光纤陀螺在振动环境下的误差研究具有重要指导意义。     

一种基于比例反馈控制原理的动载荷时域反演方法

通过借鉴系统控制论中的比例反馈控制原理,提出了一种新的结构动载荷时域反演方法.该方法在原开环系统的输出与结构模型之间连接一个虚拟的比例反馈增益,使得原来的开环系统成为一个虚拟的闭环反馈控制系统,系统控制信号为实测的结构加速度响应.反馈控制器将系统输出与控制信号之闻的差值进行放大后作为反馈不断输入到结构模型中,直到差值趋于稳定,此时该差值与反馈增益的乘积经过高通滤波后即得到所反演的动态载荷.该方法将载荷反演问题的求解转化为正问题中的结构瞬态响应求解,采用一般的数值解法如New-mark法即可实现,因此计算比较简便迅速.该方法仅需要测量结构的加速度响应即可进行反演,便于实际应用,而且并不十分依赖于真实的初始条件,由于不存在误差累积的现象,反演结果具有较好的稳定性.最后,通过海洋平台结构冰载荷反演的模型实验和数值仿真证明了该方法的有效性.