机抖激光陀螺动力学特性研究

在构建激光陀螺捷联系统时,三个激光陀螺安装在同一个基座上.由于三个陀螺振子都在进行高频角振动,激励基座产生耦合振动,造成陀螺是在振动基座环境下工作,引起激光捷联系统的抖动耦合误差,导致系统导航精度下降.采用有限元方法研究了机抖激光陀螺的动力学特性和振动模态,以及机抖激光陀螺的振子抖动对基座的影响和外界激励条件下陀螺的响应.通过压电陶瓷激励下陀螺的频率响应分析,实现了激光陀螺工作状态下的动力学仿真,可以获得陀螺工作时激光陀螺任意位置的动力学响应信息,从而为激光陀螺和基座的结构设计提供评判依据,也为分析激光捷联系统的抖动耦合误差开辟了新途径.     

二频机抖激光陀螺抖动动力学模型

以国产某型二频机抖激光陀螺为对象，采用有限元方法，求得激光陀螺各个方向上的刚度系数和耦合刚度系数，建立陀螺的抖动动力学模型，分析了陀螺的幅频特性。对动力学模型中求得的各个方向上的固有模态进行了验证，证明了激光陀螺抖动动力学模型的正确性。     

二频机抖激光捷联系统结构振动分析

二频机抖激光捷联系统中三个激光陀螺抖动会引起惯性器件的耦合振动,产生系统抖动耦合误差,导致惯导系统导航精度下降。二频机抖激光陀螺捷联惯导系统机械结构较为复杂,很难通过解析法求解其振动特性。作者采用有限元方法对二频机抖激光陀螺进行了正弦信号驱动下的瞬态响应分析,并在正弦信号中加入了抖动随机信号,实现了机抖激光陀螺工作状态的仿真。此外,还对二频机抖激光捷联系统的振动特性进行了瞬态响应分析,掌握了系统的耦合振动情况,并进行了功率谱分析。这为激光捷联系统的频率搭配最优化提供了分析方法,对高精度二频机抖激光捷联系统的设计有重要意义。     

空间三轴机抖激光陀螺交流稳频系统设计

针对空间三轴机抖激光陀螺设计了交流稳频控制系统,分析了系统原理,进行了Simulink仿真建模和试验研究。在系统原理中分析了控制过程,推导了系统函数,通过Simulink交流稳频系统仿真建模摸索了空间三轴机抖激光陀螺交流稳频系统中PID参数对系统响应的影响,并得到了优化参数(K_P=0.048,K_I=0.0021,K_D=0.0037),为硬件调试提供了参考。将交流稳频控制系统应用于国产某型空间三轴机抖激光陀螺进行试验,试验结果显示通过PID参数调节后的交流稳频陀螺PZT码值变化平稳,陀螺静态脉冲输出稳定,与原直流稳频控制方法相比将空间三轴机抖激光陀螺的精度提高了20%。     

棱镜式激光陀螺锁区特性分析及误差角补偿

针对棱镜式激光陀螺锁区误差不能完全消除的现象,首先,从理论上分析了棱镜式激光陀螺的锁区特性,通过实验测试及最小二乘拟合得到了闭锁阈值与温度的抛物线特性,进而利用二次函数描述激光陀螺零速率点输出相位的方法及菲涅尔积分公式,详细推导出了锁区误差角与零速率点相位、零速率点相位加速度及闭锁阈值的函数关系,从而得到了锁区误差的补偿模型。仿真结果表明,机抖加噪和锁区误差补偿后误差角均在零附近波动,锁区误差补偿后误差角比机抖加噪后减小一个数量级。对某高精度棱镜式激光陀螺进行实验,结果表明,与机抖加噪相比较,锁区误差补偿后陀螺性能提高40%以上,体现了该模型的有效性。     

机抖激光陀螺敏感轴动态偏移误差参数估计与补偿

针对振动环境下机抖激光陀螺敏感轴产生动态偏移造成惯导系统精度下降的问题,从理论上推导了机抖激光陀螺敏感轴动态偏移误差模型,并结合工程实际建立了简化的误差模型;在此简化误差模型基础上,推导了陀螺敏感轴动态偏移造成的等效陀螺漂移与比力、角速度的耦合关系;将机抖激光陀螺敏感轴动态偏移误差归结为9个待辨识参数,针对该模型中的待辨识参数设计了标定方法,并给出了标定实验设计原则;以姿态误差为观测量进行振动实验对待辨识参数进行估计,振动实验结果表明,在10 min线振动时间内,机抖激光陀螺敏感轴动态偏移误差补偿后,捷联惯导系统纯惯导速度误差减小30%以上。     

谐振子支柱偏心误差对谐振子振动特性影响分析(英文)

半球壳谐振子是半球谐振陀螺的核心部件。基于弹性力学的有限单元法建立了谐振子的弹性动力学有限元方程,得到谐振子自由谐振方程。为分析谐振子支柱偏心误差对谐振子振动特性的影响,利用有限元分析软件(ANSYS)建立了半球壳谐振子有限元模型,分析了理想谐振子和存在支柱偏心误差谐振子的二阶谐振状态振动特性。深入分析了支柱偏心误差对谐振子谐振频率和变形特性等振动特性的影响规律。通过对两种影响规律的比较分析得到,支柱偏心误差导致的频率差将会引起陀螺的随机漂移;而支柱偏心误差引起的变形将会影响陀螺的零偏,可以通过标定补偿。为减小支柱偏心误差对陀螺精度和性能的影响,偏心误差的加工误差范围应小于1.2μm,分析结果为谐振子的加工设计和结构误差分析提供了理论基础。     

基于最小概率DWO的激光陀螺温度误差模型辨识

鉴于激光陀螺温度误差模型的非线性和时变性,从提高模型辨识质量的需要出发,运用基于最小概率DWO（直接加权优化）的非线性系统辨识方法进行激光陀螺温度误差模型辨识研究,提出了一种精度更高的激光陀螺温度误差模型。该模型以带宽作为唯一需要确定的模型参数,避免了以往温度误差模型研究中的结构与参数辨识等复杂问题,从而在保证模型辨识质量的基础上,也相应提高了模型的适应能力,并通过两种温度误差特性有显著区别的激光陀螺（四频差动激光陀螺和二频机抖激光陀螺）的温度实验数据验证了该模型的正确性和适应性。     

弹载激光陀螺惯导系统安装支架设计

以某型号武器控制系统使用激光陀螺的任务为背景,针对激光陀螺捷联惯导系统在地面动态导航测试中圆概率误差偏大的现象,要求给激光陀螺捷联惯导系统设计出性能优良的减振系统。通过双自由度分析法以及振动试验,指出原安装板刚性不足,导致谐振频率出现在激光陀螺的机抖频率附近以及其它需要减振的频率段,这些成为导航误差偏大的主要原因。把安装支架作为减振系统的一部分,应用有限元动态优化法设计出刚性增强的安装板和动态结构性能良好的安装支架来改善减振效果。经地面振动试验验证,新构建的减振系统的减振效果达到预期的设计要求,在国内战术武器激光陀螺应用方面取得很大进展,可以在飞行器上使用。     

机抖温度特性对激光陀螺零偏稳定性的影响

机抖机构是一个工作于谐振状态的精密机电元件,当环境温度发生变化时,机抖的抖动偏频量将发生变化,这将引起角度随机游走误差的变化,并导致激光陀螺的零偏稳定性变差。本文推导了机械抖动激光陀螺的抖动速率与激光陀螺输出误差的关系表达式,提出了均方意义下的等抖动速率控制保持激光陀螺零偏稳定性的方法,并且通过实验具体研究了电磁式机械抖动装置的温度特性及其对激光陀螺零偏稳定性的影响。仿真实验与实测数据结果表明:在全温度范围内保持机抖机构抖动速率的一致性能有效地提高激光陀螺的零偏稳定性。     

Note on the Design Differentiability of the Static Response of Elastic Structures

This paper provides a new proof of design sensitivity of the static response of some typical structures. These structures (beams, plates, and plane elastic solids) have been described previously. A proof of design sensitivity of the inverse state operator was provided there, and design sensitivity of static response was derived. The proof presented here is simpler and self-contained.     

计算结构力学在桥梁结构施工设计与施工控制中的应用

随着大跨径桥梁结构在工程中应用日趋广泛,其施工控制问题也越来越受到工程界的重视。本文将计算结构力学方法引入桥梁结构的施工设计与控制,给出桥梁结构竣工后受力状态、施工各阶段理想状态的确定、施工控制方法及其程序系统的设计思想。     

现代分析测试方法在有机摩擦材料研究中的应用

本文中总结了热重分析仪(TGA)、动态力学分析仪(DMA)、红外(FTIR)及拉曼(Raman)光谱、核磁共振波谱仪(NMR)、偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、聚焦离子束显微镜(FIB)等现代分析测试方法在有机摩擦材料的热性能分析、原材料结构与成分鉴定、微观形貌观察、摩擦化学反应和制动过程释放物分析等方面的应用,希望为高性能摩擦材料的研究者提供分析表征测试方法和研究思路.     

曲棍球击球动作的动力学分析

本文通过实验对曲棍球击球技术进行了动力学分析.计算结果表明,击球动作的不确定性对其影响不大。文中使用的实验方法和计算公式适用于其它一些击球类运动.     

工程机械中的机构-结构一体化优化设计

工程机械中的运动机构同时往往也是承载机构,其结构优化问题须同时考虑机构运动和结构受力,较传统的结构优化问题需要考虑的因素更多,约束条件更为复杂。本文以广泛应用于工程机械中的四连杆式俯仰机构为对象,研究了工程机械中机构-结构一体化优化问题,探讨了此类优化问题的目标函数、设计变量和约束条件,并对实际工程机械进行了分析和优化,达到了理想的效果。     

Static, stability and dynamic analysis of gradient elastic flexural Kirchhoff plates

The governing equation of motion of gradient elastic flexural Kirchhoff plates, including the effect of in-plane constant forces on bending, is explicitly derived. This is accomplished by appropriately combining the equations of flexural motion in terms of moments, shear and in-plane forces, the moment–stress relations and the stress–strain equations of a simple strain gradient elastic theory with just one constant (the internal length squared), in addition to the two classical elastic moduli. The resulting partial differential equation in terms of the lateral deflection of the plate is of the sixth order instead of the fourth, which is the case for the classical elastic case. Three boundary value problems dealing with static, stability and dynamic analysis of a rectangular simply supported all-around gradient elastic flexural plate are solved analytically. Non-classical boundary conditions, in additional to the classical ones, have to be utilized. An assessment of the effect of the gradient coefficient on the static or dynamic response of the plate, its buckling load and natural frequencies is also made by comparing the gradient type of solutions against the classical ones.     

Time-series analysis of pressure fluctuations in gas–solid fluidized beds – A review

This work reviews methods for time-series analysis for characterization of the dynamics of gas–solid fluidized beds from in-bed pressure measurements for different fluidization regimes. The paper covers analysis in time domain, frequency domain, and in state space. It is a follow-up and an update of a similar review paper written a decade ago. We use the same pressure time-series as used by Johnsson et al. (2000). The paper updates the previous review and includes additional methods for time-series analysis, which have been proposed to investigate dynamics of gas–solid fluidized beds. Results and underlying assumptions of the methods are discussed.     

复杂工程结构构件的预应力光弹性分析方法及应用

本文提出了一种后张法预应力光弹性实验方法与技术，并用该方法解决了三峡工程升船机的试验机－清江隔河岩水利枢纽第二级垂直升船机承重结构的楼板与深梁的预应力分析问题，实验结果已被工程单位所采用。     

The thermodynamic design of heat and mass transfer processes and devices

This review article places in perspective the new work devoted both to the analysis of the thermodynamic irreversibility of heat and mass transfer components and systems and to the design of these devices on the basis of entropy generation minimization. The review focuses on the fundamental mechanisms responsible for the generation of entropy in heat and fluid flow and on the design tradeoff of balancing the heat transfer irreversibility against the fluid flow irreversibility. Applications are selected from the fields of heat exchanger design, thermal energy storage, and mass exchanger design. This article provides a comprehensive, up-to-date review of second-daw analyses published in the heat and mass transfer literature during the last decade.     

Interval,ellipsoidal, and super-ellipsoidal calculi for experimental and theoretical treatment of uncertainty: Which one ought to be preferred?

In this study we compare three calculi listed in the title for analysis of structures involving uncertainty. The main idea is based on the consideration that the maximum structural response predicted by the preferred theory ought to be minimal, and the minimum structural response predicted by the preferred theory ought to be maximal, to constitute a lower overestimation. We present analytic results that allow one to calculate the structural response via the interval, ellipsoidal or super-ellipsoidal calculus. We provide several examples of truss structures and illustrate that in different situations, depending on the available data, one of these calculi ought to be preferred. Conclusion is made on the preferable approach to be the super-ellipsoidal calculus.