液浮陀螺电磁场有限元分析

针对液浮陀螺的永磁陀螺电机漏磁场可能造成陀螺噪声大的问题,需首先搞清永磁陀螺电机的漏磁场量值及分布以及与之可能产生耦合力矩的力矩器端部漏磁的量值及分布。用有限元软件ANSYS对其内部主要电磁元件进行了三维有限元数值计算,得出这些元件的气隙磁密分布图和它们的漏磁形式及大小;分析得出陀螺电机的外圆柱面和力矩器端部存在着较大漏磁,两者存在着磁场的耦合作用。在设计中应对陀螺电机的外圆柱面和力矩器的端部施加磁屏蔽。     

无陀螺捷联惯性导航技术

无陀螺捷联惯性测量装置与传统捷联惯导系统的主要区别是角速度的获取方式不同,角速度的解算精度是无陀螺捷联惯性导航系统的核心问题,决定了系统的性能及实际应用的可行性。本文剖析了无陀螺捷联惯性测量装置的误差来源,建立了无陀螺捷联惯性导航系统角速度解算数学模型,并重点探讨了加速度计元件误差对角速度解算精度的影响。进行了无陀螺捷联惯性测量装置试验,结果表明,尽管计算误差较大,但无陀螺捷联惯性测量装置可以反映出运动平台的角运动规律,实际应用中对加速度计精度和计算机速度要求较高,另外应寻找更好的算法尽量补偿角速度解算误差。     

隧道加速度计零偏漂移的动态补偿

信号处理电路及反馈控制电路能极大的提高隧道加速度计的灵敏度和分辨率,但工作在闭环状态存在明显的零点漂移,需要进一步在结构设计和电路设计上进行改进。在分析静电驱动力和反馈力的基础上,提出了一种动态补偿零点漂移的方法,它通过拟合其零点漂移趋势来调整反馈电路的反馈参数。此方法相对简单,且能有效改善漂移现象,不致于输出饱和,使其能长时间工作。     

纬度对陀螺经纬仪的影响测试分析

理论分析了纬度对陀螺经纬仪的影响规律,纬度越高陀螺指向力矩越小,陀螺仪跟踪周期和不跟踪周期越长,由此引起的陀螺经纬仪测量精度随纬度增高而趋势性变差。利用4台高精度陀螺经纬仪在纬度间隔约5°条件下进行了实地测试实验。结果表明,纬度从18°升高到53°,陀螺经纬仪测量精度变化约在3″左右,实验结果与理论分析结果一致。在考虑随机误差、仪器常数稳定性等其他因素影响的情况下,对中低精度的陀螺经纬仪影响可以接受,而对于高精度陀螺经纬仪不可忽视,可通过适当的测试数据拟合方式对纬度影响进行补偿。     

一种基于Haar小波的光纤陀螺信号实时滤波方法

为了改善惯性稳定平台控制系统中光纤陀螺信号质量,提出了一种基于Haar小波的光纤陀螺信号实时滤波方法。首先通过仿真,说明了影响现有小波方法实时滤波效果的根源,即边界问题;进而通过理论分析,对边界问题产生的原因进行深入剖析,并从支撑集和对连续阶梯信号的逼近两个层面,详细论证了Haar小波对于光纤陀螺信号实时滤波的适用性;最后提出一种基于Haar小波的实时陀螺信号滤波方法,既利用了小波优越的信号-噪声分离能力,又可满足实时应用背景的要求,完全适用于惯性稳定平台控制系统中的光纤陀螺信号滤波。经试验验证,此方法具备很好的陀螺实时滤波性能,滤波后信号的随机噪声可降低40%以上,使用滤波后陀螺信号闭环后,惯性稳定平台控制系统的稳定精度可以提升14%。     

亚微米级颗粒物在气体动压轴承内运动与沉积分析

气体轴承中的多余颗粒物是导致陀螺电机不起动的主要原因。研究颗粒物的吸入、运动沉降以及排出规律,对解决陀螺电机不启动问题具有重要意义。以螺旋槽气体动压止推轴承为研究对象,将气体流场作为连续相,颗粒物作为离散相,通过联立求解气体N-S方程和颗粒物力平衡方程,得到了亚微米级颗粒物在轴承中的运动与沉积规律。分析发现气膜中速度场分布与颗粒物沉积之间的相关性,且与实验结果有较好的一致性;同时,发现槽数为12或13、螺旋角为α=20°左右时颗粒物最容易从轴承中排除,增加槽深和较小槽长也有相同效果。为在生产实践中优化陀螺电机轴承结构参数,降低不启动率提供了理论依据。     

复杂地面背景下的红外目标检测算法

提出一种静态场景下的基于帧差光流的随机采样均值漂移聚类检测算法.该方法首先通过隔帧差分法提取运动目标区域,并对运动区域进行光流计算,采用自适应光流阈值分割法准确提取出运动目标;然后运用连通区域标记算法对运动区域进行初步划分,得到若干个连通域子集特征向量样本点,通过提出的随机采样策略来确定对子集空间中样本点的抽样次数;最后利用均值漂移算法对每个子集中的样本点进行若干次抽样计算并分析聚类收敛结果是否相同,从而完成对连通域标记结果的检验.该策略通过减少对标记结果所有样本点的采样次数,提高了目标的检测速度和精度,在不同红外测试场景中的实验结果表明:与传统红外多目标检测算法相比,该方法具有良好的局部抗遮挡性、准确性和实时性,并且检测率能达到95.27%,每帧处理时间达到39.12ms,满足实时处理需求.     

高能量粒子测地声模与Dimits区漂移波相互作用

基于包含驱动和阻尼的三波非线性相互作用模型,构建了一个描述高能量粒子测地声模(EGAM)与Dimits区漂移波湍流相互作用的系统,并在系统的线性增长及非线性振荡阶段分别进行了解析和数值研究.更进一步的数值结果表明,在忽略EGAM的贡献时,该系统具有随着线性驱动/阻尼率等参数的变化,从极限环振荡经历倍周期分岔最终进入混沌的行为特征.在此基础上,形式上构建了本系统的非线性饱和Dimits区,并研究了EGAM对Dimits区漂移波的影响.结果表明,对于不同幅度和频率的EGAM,被调制后的漂移波将表现出受到激发或抑制的效果.对此,采用相空间分析的方法给出了相应的解释.     

抑制耦合干扰的半球谐振陀螺信号分频调制检测方法

针对半球谐振陀螺的共用电极结构引起振动检测信号中耦合干扰的问题,提出了一种抑制陀螺检测信号中耦合噪声的分频调制检测方法。从振动检测机理入手,首先建立了电容检测数学模型,分析了信号检测端的耦合噪声源。然后,通过改进激励与检测电极配置方法,利用两个不同频率的高频载波对谐振子x轴向和y轴向上的振动信息进行分频调制,实现了振动信号与驱动响应干扰信号的频域分离,经过信号检测器完成分频传输,从而抑制了耦合干扰。最后,进行了实验验证。实验结果表明所提出的方法相比使用较广泛的单频信号检测方法可有效抑制信号检测端的驱动耦合干扰,使控制回路锁相精度提高了一个数量级以上,陀螺输出信号噪声带由2.1 mV降至1 mV以内。     

基于微孔参数优化的超流体陀螺噪声抑制方法

为了解决超流体陀螺噪声较大,限制其高测量精度的潜力发挥的问题,提出了一种基于微孔参数优化的噪声抑制方法。根据超流体流过单一微孔的速度幅值,分析了微孔孔径对超流体流量幅值的影响;在考虑热噪声的情况下,推导了微孔数量和超流体流量幅值之间的方程;构建了微孔参数与超流体陀螺噪声之间的数学模型。基于该数学模型开展仿真与分析,由仿真结果可知:随着微孔孔径和微孔数量的增加,陀螺噪声呈现下降的趋势。采用最优微孔参数:微孔孔径为95 nm,微孔数量为5625时,超流体陀螺的噪声被抑制为取通用参数(微孔孔径为70 nm,微孔数量为4225)时的1/2,使得超流体陀螺的测量精度得到了显著提高。