阻尼参数连续可调的惯导水平内阻尼方法

针对惯导系统传统阻尼方法存在的阻尼网络设计复杂、状态切换产生较大超调误差等主要问题,提出了一种基于变阻尼比例控制的惯导水平内阻尼方法,在无阻尼惯导东向、北向水平修正回路中增加一条前向比例环节通道,通过合理设计比例参数,利用提取的加速度信息进行惯导水平内阻尼,抑制惯导中舒拉振荡误差.相对于传统阻尼方法,该方法使得阻尼网络设计大为简化.该方法通过连续调整比例控制系数,可实现阻尼系数的连续线性修正,能有效抑制无阻尼状态向阻尼状态切换时超调误差.     

基于虚拟圆球法向量位置模型的航海惯导全球容错阻尼算法

水下长航时惯导系统常使用阻尼技术抑制随时间增长的导航误差。针对传统阻尼算法在阻尼切换过程中的不足，提出基于虚拟圆球法向量位置模型的航海惯导全球容错阻尼算法。所提出方法同时具备无阻尼纯惯导解算和阻尼惯导解算，水平阻尼通道采用三阶无静差阻尼算法，外参考速度精度超差时，阻尼惯导的外参考速度替换为纯惯导速度实现等效的无阻尼纯惯导解算，避免了无阻尼切换阻尼后定位误差超调振荡。始终保留一路不受阻尼过程影响的纯惯导解算结果，增强了可靠性。基于北极科考航行数据的仿真试验结果表明，所提出方法抑制了惯导系统周期性振荡误差，定位精度与传统阻尼方法相当，阻尼切换时，比传统阻尼方法定位精度高，均方根减小超过12%。     

高精度惯导系统重力扰动的阻尼抑制方法

重力扰动已经成为高精度长航时惯导系统的主要误差源之一。针对船用高精度惯导系统的重力扰动抑制问题,从舰船INS误差模型出发,推导了重力扰动在惯导系统中的传播特性。仿真结果表明垂线偏差将引起系统较大的舒拉振荡误差。为抑制重力扰动对系统的影响,引入常速度误差反馈阻尼网络和相位超前串联阻尼网络。分析了重力扰动在水平阻尼网络中的传递特性,实现了相应滤波器的设计。在此基础上完成了实验验证,海上试验结果表明,所引入的两种阻尼网络都能够阻尼掉重力扰动引起的舒拉振荡型导航误差,其中,相位超前串联阻尼网络效果更优,抑制率达到70%以上。     

面向载体自转的无陀螺捷联惯导系统

鉴于大多数无陀螺捷联惯导系统忽略载体质心位置和加速度计组件中心位置之间的距离，从理论上推导出了面向载体自转的无陀螺捷联惯导系统的基本方程，分析了载体自转对无陀螺捷联惯导系统性能的影响，为无陀螺捷联惯导系统进一步提高导航精度奠定基础。     

结构参数对捷联惯导系统静态圆锥运动的影响

以采用整体隔振措施的配重式三轴机抖激光陀螺捷联惯导系统为研究对象,利用数值仿真方法,重点讨论了惯导系统的静不平衡、动不平衡、转动惯量以及隔振器刚度和阻尼对静态环境条件下由于陀螺抖动机构的不平衡引起的圆锥运动（细分为三类）的影响规律。研究认为,惯导系统的静平衡性和动平衡性只影响第三类圆锥运动,对一二类圆锥运动的影响甚微;惯导系统转动惯量的增大将会使圆锥运动减小;系统隔振频率越靠近陀螺抖动频率,圆锥运动越强烈;系统隔振器阻尼对圆锥运动的影响较小。研究成果可为机抖激光捷联惯导系统的结构设计及圆锥误差的事前控制提供理论指导。     

基于互补滤波的惯导系统水平阻尼网络设计

Schuler振荡阻尼技术是提高惯导长期工作精度的关键技术之一。针对采用低阶阻尼网络的惯导系统抑制高频和低频参考速度误差难以兼顾的问题,基于互补滤波思想,提出一种高阶水平阻尼网络设计方法。将两个采用低阶网络、分别具有优良高频和低频特性的Schuler回路通过一对互补滤波器进行组合,形成双Schuler回路组合系统。它等效于采用某高阶网络的单Schuler回路,该回路对高频和低频参考速度误差的衰减率可同时达到40 dB/10 deg或更高。计算机仿真和海上试验结果均表明:采用所设计高阶网络的系统对参考速度误差兼有优良的高频和低频滤波特性,综合滤波性能优于采用低阶阻尼网络的系统,具有工程应用价值。     

基于外定位阻尼的捷联惯导算法设计

传统外阻尼惯导系统以外速度作为辅助参考,但在仅能提供外定位参考的条件下,为了避免由定位信号差分求取速度时造成噪声放大负面效应,推导了基于定位误差的罗经初始对准算法,并将它与捷联惯导姿态解算相结合,得到定位阻尼捷联惯导算法.该算法具有计算量小和稳定性好等优点,但与Kalman滤波组合导航相比,也有它自己的应用条件并存在一些不足之处.最后,利用GPS定位和激光捷联惯导系统进行了车载试验,验证了所提算法的有效性.     

惯性导航系统误差方程座标系的研究

本文对惯导系统提出导航座标系和误差方程座标系这两种不同意义的座标系概念。为了便于误差分析或减少惯性组合导航系统的滤波计算量,常采用不同于导航座标系的误差方程座标系来列写惯导误差方程。文申推导了采用地理座标系的游移方位惯导系统误差方程以及采用轨道水平座标系的惯性座标惯导系统(解析式惯导系统)误差方程。讨论了这两种方程各与指北系统以及轨道水平惯导系统误差方程的不同点。指出,在误差方程座标系与导航座标系不同的情况下,必须仔细分清误差状态的含意,才能正确使用误差方程。文申还以某种载体上升段飞行轨迹为例,仿真计算了采用轨道水平座标系的惯性座标惯导系统误差方程,用以验证方程推导方法的正确性。     

基于水平阻尼的星光/惯性组合校准技术

根据星光/惯性组合导航系统舰载使用特点,考虑以SINS、CNS、LOG三者组合,设计组合校准方案。在SINS/CNS/LOG组合过程中,利用惯导系统的短期高精度特性,设计基于水平阻尼的卡尔曼滤波器对惯导舒勒周期进行补偿。星光/惯性组合校准技术建立在水平阻尼基础上,借助星光导航的航向和位置信息完成惯导位置误差、失准角和陀螺漂移的修正,从而实现组合系统长航时、远航程高精度导航。最后通过仿真对比试验验证星光/惯性组合导航系统校准方案的有效性。仿真结果表明:SINS/LOG组合后,惯导24 h位置误差CEP≤1.48 n mile,且位置误差会随时间积累;而SINS/CNS/LOG组合系统采用星光信息24 h一点校方案,第一次和第二次点校后,48 h和72 h惯导位置误差CEP≤0.5 n mile。由此可见,采用星光信息后,该组合方案能够显著提高惯导导航精度,达到延长惯导系统重调周期目的。     

箭载捷联惯导系统水平自对准的两种实用方法

箭载惯导系统的方位对准一般通过外界直接瞄准装订,而水平对准利用惯导系统的惯性器件测量和计算来实现.在运载火箭初始对准过程中,箭体受发射场阵风等干扰因素的影响而使得惯导系统产生角晃动与线晃动,水平对准方法必须具备抗晃动干扰的能力.根据运载火箭初始对准中的水平姿态角及其变化比较小的特点,建立了俯仰角与偏航角之间相互解耦的对准误差方程.提出了应用控制原理和数字滤波进行水平对准的两种方法,计算机仿真表明了这两种方法有效可行.与传统的卡尔曼滤波对准相比,本文的方法具有运算简单、计算量小和便于工程应用等优点.     

Nonlinear dynamics of a system of rigid bodies with controlled electromagnetic dampers

A nonlinear mathematical model of a system of n rigid bodies undergoing translational vibrations under inertial loading is constructed. The system includes ball supports as a seismic-isolation mechanism and electromagnetic dampers controlled via an inertial feedback channel. A system of differential dynamic equations in normal form describing accelerative damping is derived. The frequencies of small undamped vibrations are calculated. A method for analyzing the dynamic coefficients of rigid bodies subject to accelerative damping is developed. The double phase–frequency resonance of a two-mass system is studied     

环形调液阻尼器振动控制中拍的研究

对环形调液阻尼器减振控制中的拍现象进行研究,分析了环形调液阻尼器对结构纯扭转振动控制中的拍现象,分别考虑无阻尼结构体系、主体结构有阻尼而CTLCD无阻尼的体系及主体结构和CTLCD中均有阻尼的体系,从数学角度对拍现象发生的机理进行解释.研究结构表明,当拍现象发生时,主体结构的振动不仅不会受到抑制,有时反而会加强;当环形调液阻尼器的阻尼增大到一定程度时,拍现象会消失;对于受廹振动,发生拍现象时,由于结构反应的瞬态部分不能得到迅速衰减,结构的瞬态响应将会占结构响应的很大一部分,如果仅考虑结构的稳态响应会带来较大的误差.     

舰船惯性导航系统海上无阻尼状态的校准

为满足装备高机动舰船的惯性导航系统海上重调的需求,设计了一种无阻尼状态下的校准方案,以保证惯性导航系统的续航导航精度。设计中采用卡尔曼滤波器估计系统误差和陀螺漂移,并利用残差检验方法进行故障检测与隔离。仿真分析和系统试验结果表明：无论载体在静态还是动态机动情况下,采用该方案进行校正后的系统精度都明显提高。该方案具有：滤波估计过程在无阻尼状态下进行,不受舰船运动状态的限制;分别估计陀螺常值漂移和随机漂移,隔离随机漂移对常值漂移量测的影响,精确补偿系统误差和陀螺常值漂移;以及在外参考信息源有误差干扰情况下仍能获得理想的校正效果等特点,具有重要的应用价值。     

Floquet–Bloch decomposition for the computation of dispersion of two-dimensional periodic,damped mechanical systems

Floquet–Bloch theorem is widely applied for computing the dispersion properties of periodic structures, and for estimating their wave modes and group velocities. The theorem allows reducing computational costs through modeling of a representative cell, while providing a rigorous and well-posed spectral problem representing wave dispersion in undamped media. Most studies employ the Floquet–Bloch approach for the analysis of undamped systems, or for systems with simple damping models such as viscous or proportional damping. In this paper, an alternative formulation is proposed whereby wave heading and frequency are used to scan the k-space and estimate the dispersion properties. The considered approach lends itself to the analysis of periodic structures with complex damping configurations, resulting for example from active control schemes, the presence of damping materials, or the use of shunted piezoelectric patches. Examples on waveguides with various levels of damping illustrate the performance and the characteristics of the proposed approach, and provide insights into the properties of the obtained eigensolutions.     

Conditions for the existence of a complete set of real modes for a damping vibration system

In this paper, a general damping system is transformed into an equivalent undamped system according to the transformation of general coordinates for a matrix function. The necessary and sufficient conditions for the transformability are presented, which become, after supplementing another condition as suggested, the conditions for decoupling the damping matrix of a general damping vibration system. So the Caughey's condition is insufficient for determining if a damping matrix of a general system can be decoupled.     

Deep gravity waves in moist-saturated atmospheric air

The equations of motion of a moist-saturated, dissipative, stratified atmosphere are used in the case of small Schmidt number to describe the propagation of linearized gravity waves in deep cloudy atmosphere: as in dry air, the consequence of the dissipation is the diffusion and the damping of waves through the medium. However, there exist particular cases of stratification, for which the moisture gives rise at locally undamped waves. This property justifies the existence of oscillatory unstable régimes when we study shallow convection in the medium.     

Analytic evaluation of periodic responses of a forced nonlinear oscillator

The periodic responses of a strongly nonlinear, single-degree-of-freedom forced oscillator with weak excitation and damping are examined. The presented methodology is based on a regular perturbation expansion, whose first term is the solution of the unforced, and undamped nonlinear problem. Higher order approximations are computed by explicitly solving linear differential equations possessing a periodically varying coefficient. The general theory is used for studying the periodic steady state motions of the periodically forced system. Moreover, it is shown that the presented analysis can be used to analytically study the orbital stability of the identified steady state motions. The proposed method can also be used for studying periodic responses due to nonperiodic transient forces, provided that these responses are close to the O(1) periodic generating solution.     

铝基复合材料在惯性导航仪表中的应用分析

金属基复合材料有适合于惯导仪表的多项优导特性,性能价格比较好,三种主要制备技术在国内均已成熟。该材料应用的主要技术问题如增强体分散均匀性、材料成型、机械加工和热处理等已基本解决。通过对典型捷联惯导系数关键零件的随机振动、阻层特性等力学分析可知,该材料可在提高系统共振频率、阻尼系及精度稳定性方面对惯性系统有贡献。预计该材料在未来两年后可批量应用于惯性仪表中。     

准三维旋转流体模型及其在部分充液转子稳定性分析中的应用

提了了一种简单的无粘旋转流体准三维模型,并给出了旋转流体对转子作用力的详细表达式,然后用该模型分析了部分充液刚性悬臂转子系统的稳定性,并与实验结果进行了比较,两者在定性上符合较好,准三维无粘流体模型与其它的无粘膜型一样也仅能用来分析无外阻尼或外阻尼较小的部分充液转子系统的稳定性问题。