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。     

改进小波阈值法在MEMS陀螺信号去噪中的应用

陀螺随机漂移是影响MEMS陀螺仪精度的重要指标,有效减小MEMS陀螺仪的随机漂移误差是提高MEMS陀螺仪使用精度的关键技术之一.文中在分析了小波阈值法的去噪原理和存在的缺陷的基础上,构造了一种新的阈值函数,并利用3σ准则提取阈值,提出了一种改进的,小波阈值去噪法,并将其应用于MEMS陀螺仪输出信号的滤波处理中,取得了良好的去噪效果.实验结果表明,文中提出的方法可以有效减少信号中的高频噪声,很好地抑制MEMS陀螺仪的随机漂移,去噪效果明显优于传统的,小波阈值法.     

陀螺仪壳体翻滚控制系统的分析与实验研究

为提高陀螺仪的精度,应用了壳体翻滚技术补偿与壳体有关的常值漂移误差,设计了一种基于TMS320F2810的直流无刷伺服电动机的位置控制系统。文中介绍了壳体翻滚系统的组成与原理,提出了一种轨迹规划的算法,分析了被控对象的特性,应用库仑摩擦模型补偿系统摩擦非线性,并对控制系统进行建模与仿真。实验分析表明壳体翻滚在匀速阶段速度为34～35 pulse/s;角度跟踪误差小于0.5%。文中以DSP TMS320F2810为核心实现两路壳体翻滚装置的数字控制,控制系统满足了陀螺仪壳体翻滚的技术指标要求。     

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。     

液浮陀螺仪在双轴离心机上的标定方法

为提高双轴离心机上液浮陀螺仪的标定精度,对双轴离心机的误差进行分析并有效分离,根据双轴离心机的结构特点和工作方式建立坐标系,讨论了离心机误差和陀螺仪相关误差模型系数的关系,同时完善了陀螺仪在双轴离心机标定过程中的误差模型。考虑到在离心机中标定的可靠性和实效性,根据陀螺仪的标定模型提出了九姿态试验法,采用最小二乘法对陀螺仪误差模型参数的辨识。最后,分析了两轴线平行度、两轴角位置不同步误差对液浮陀螺仪误差模型系数标定精度的影响,通过仿真分析验证了标定方法的有效性。仿真结果表明,误差模型系数辨识的精度可控制在模型系数的13.2%以内,另外,相对于速率追踪模式,相位追踪模式能有效降低角位置不同步误差对标定结果的影响,部分误差模型二阶项系数的标定精度可提高。     

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.     

基于小波分析与LSSVM的陀螺仪随机漂移建模

为了提高陀螺仪的使用精度,以陀螺仪随机漂移时间序列为研究对象,建立了基于小波分析和最小二乘支持向量机（LSSVM）的陀螺仪随机漂移模型。陀螺仪作为高精度敏感器件,其随机漂移信号具有非线性、弱平稳性等特点,难以补偿。为了提高补偿精度,这里采用小波分析对陀螺仪随机漂移信号进行多尺度分解,利用最小二乘支持向量机方法对重构后的近似序列和细节序列建立非线性子模型,最后将各子模型输出融合作为组合模型输出。最后将该算法用于动调陀螺仪的随机漂移建模,实验结果表明基于该组合算法的非线性模型能够有效地反映陀螺仪的随机漂移特性,建模效果明显优于直接采用LSSVM和ANN建立的模型。     

动态指向式旋转导向钻井工具面角的动态测量

针对钻井过程复杂振动环境下单独使用加速度计和陀螺仪都无法准确获得近钻头处工具面角测量值的情况,提出一种融合单轴陀螺仪和双三轴加速度计测量数据的组合滤波方案。采用扩展卡尔曼滤波算法,根据加速度计测量信息自适应地调整滤波参数使测量结果最佳,能够准确估计出工具面角和陀螺仪漂移。仿真与实际测试结果表明,该方法能够适应钻井工具不同运行工况并大幅减弱井下振动、陀螺仪漂移等因素对工具面角动态测量精度的影响,工具面角误差小于6°,为旋转导向钻井工具的研制奠定了基础。     

单轴旋转捷联惯导系统最优转轴选取方案(英文)

捷联惯性导航系统的旋转调制技术是一种自校正方法,它能将惯性测量单元中陀螺仪的常值漂移和加速度计的零偏调制成周期性的信号,通过积分运算消除这些周期信号对系统的影响。从而使得惯导系统在不使用外部信息的条件下,自动补偿由陀螺漂移和加速度计零偏引起的导航误差,提高系统精度。从单轴旋转调制原理入手,详细推导分析了IMU绕任意转轴做单轴旋转时,陀螺和加速度计常值漂移、安装误差、刻度系数误差在单轴旋转下的误差表现形式,基于最大限度消除陀螺和加速度计常值漂移的原则,给出了最优的转轴选取方案。进行了大量仿真和实验,证明了提出的旋转方案的有效性。     

梯度RBF神经网络在MEMS陀螺仪随机漂移建模中的应用

为了提高使用精度，研究了某型号MEMS陀螺仪的随机漂移模型。采用游程检验法分析了该陀螺仪随机漂移数据的平稳性，并根据该漂移为均值非平稳、方差平稳的随机过程的结论，采用梯度径向基（RBF）神经网络对漂移数据进行了建模。实验结果表明：相比经典RBF网络模型而言，这种方法建立的模型能更好地描则EMs陀螺仪的漂移特；相对于季节时间序列模型而言，其补偿效果提高了大约15％。     

用于MEMS陀螺阵列信号处理的OBE平滑算法

为提高MEMS陀螺的精度,提出了一种基于最优定界椭球(OBE)的平滑算法,并将其用于陀螺阵列信号的处理.首先,利用多个相同型号的MEMS陀螺构成阵列,测量同一角速率信号,并建立数据融合模型.对于融合问题而言,噪声统计特性的不确定会导致传统融合方法精度下降.为解决该问题,引入仅要求噪声未知但有界的集员估计理论,结合RTS平滑思想,提出一种新的平滑算法作为融合方法,它由前向滤波和反向平滑两个过程构成:前者采用集员估计理论中的OBE滤波估计角速率,后者则逆序执行OBE算法进一步提高估计精度.实验表明:该方法能够将陀螺的静态漂移由0.5130(°)/s降低到0.1368(°)/s;动态条件下,在有效跟踪载体角度变化的同时,将漂移由0.5343(°)/s降低到0.1704(°)/s,显著提高了陀螺的使用精度.     

惯导平台漂移误差参数辨识的实验研究

本文给出了某型号惯导平台漂移误差参数辨识的一个工程实例。平台上陀螺输出的零位误差和质量不平衡误差是引起平台漂移的主要因素。为此,我们建立起描述平台漂移的数学模型,取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的估计。为使各误差系数都能受到重力的充分激励和便于工程应用,实验中我们采用了六位置伺服状态测漂方案。实验结果表明,应用ＥＫＦ 可以获得较好的辨识效果,明显优于力反馈法和光点测漂法。     

惯性组件中两正交陀螺漂移模型的建立与补偿

在双轴位置转台上同时标定两个正交陀螺的漂移系数是在捷联系统测试中遇到的实际问题。本文提出了在双轴转台上采用多位置法来标定两正交陀螺的漂移系数。文中还对陀螺漂移模型及误差补偿作了理论上的探讨，并用实验进行了验证。     

基于激光陀螺自适应补偿的船体变形测量方法

基于长期变形、动态挠曲变形以及陀螺随机零偏的状态方程,构建了激光陀螺测量的惯性姿态匹配最优滤波器,可以实时地估计出船体变形角。针对实时估计的长期变形角具有偏置误差的问题,推导了惯性姿态匹配的误差方程,指出动态挠曲变形角与船体惯性姿态角之间具有长时间的交叉相关耦合作用导致了长期变形角估计具有偏置误差,并提出了对输入到最优滤波器的激光陀螺角增量进行自适应补偿的方法来抑制偏置误差。实验结果表明,补偿后俯仰角、横滚角和艏挠角的偏置误差均方根均小于5″,较补偿前降低均方根误差约为5″,该自适应补偿方法可有效地抑制偏置误差,提高惯性姿态匹配方法在船体变形测量应用中的有效性。     

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。     

振动条件下平台角振动对惯导系统误差的影响研究

本文介绍了平台式惯导系统在振动条件下陀螺漂移和加速度误差的变化规律 ,系统分析了平台角振动对惯导系统振动性能的影响。首次提出了振动条件下惯性平台角振动是导致加速度误差和陀螺漂移变化的重要因素。通过稳定回路动态仿真和角振动测试验证了平台角运动与稳定回路动态刚度有十分密切的关系 ,提出了减小平台角振动的改进方案。通过惯导系统振动试验证明了理论分析的正确性和改进措施的有效性     

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。     

转台伺服系统低速性能分析

首先分析了摩擦干扰力矩和电机齿槽力矩对一般伺服系统速率平稳性的影响,在此基础上,针对转台伺服系统的实际设计,分析了摩擦干扰力矩和电机齿槽力矩对转台伺服系统低速性能的影响,提出了改善转台低速平稳性的技术途径。同时又研究了角位置误差引起的转台速率波动问题。     

基于方位旋转调制的平台式惯导系统“一点校”

为了提高惯导系统长时间导航精度,需要在导航阶段对系统进行综校。设计了一种基于方位旋转调制技术的平台式惯导系统一点校方案。方位旋转调制技术可以有效地调制水平惯性敏感元件误差,降低其对系统工作精度的不利影响,这为"一点校"方案的实施提供了前提。分析了方位旋转式平台惯导系统的误差模型,得到了系统误差与误差源之间的解析关系。通过分析研究系统的误差传播特性,建立了方位陀螺漂移与系统位置误差的数学模型,完成了方位旋转式平台惯导系统的"一点校"方案设计,通过系统试验验证其有效性,方位陀螺常值漂移为0.003(°)/h的条件下,经10 h一点校,40 h一点校后,72 h定位误差小于1nmile,航向误差小于1′。