静电陀螺仪用光纤传感器实验研究

以静电陀螺仪用光纤传感器原理样机为基础，开展了信号拾取的实验研究。基于球形模拟转子的实验表明，该光纤传感器能够满足静电陀螺仪极轴信号拾取的灵敏度要求。文中分析了影响光纤传感器信号拾取性能的相关因素，设计了光纤准直器的有关参数，提出了光纤传感器小型化的设想，为光纤传感器的实用提供了参考。     

一种赤道刻线静电陀螺仪主动阻尼控制方案及其实验研究

提出一种采用转子赤道刻线，利用赤道光电传感器的输出来控制阻尼力矩方向的半球施矩主动阻尼控制方案。在气浮装置上用大球转子进行了模拟试验。试验表明该主动阻尼控制方案可在大范围内对转子进行阻尼，大大减少了阻尼时间。中对大球转子及实心转子主动阻尼结果进行了对比分析，表明对于实心转子ESG，赤道刻线主动阻尼方案能将阻尼时间减少到被动阻尼的10％。     

微静电陀螺仪再平衡回路设计

微静电陀螺仪依靠可控的静电力,将高速旋转的陀螺转子稳定地悬浮在高真空的电极腔中心,是一种能实现两自由度角速率测量的新型微机电陀螺。针对大角度、高角速率的捷联式惯性导航系统应用,对陀螺仪再平衡回路进行了设计。讨论了陀螺仪的动力学特性,给出了补偿负刚度特性的方法,采用双频波特图对系统稳定性进行了分析,给出了再平衡回路的性能仿真结果。仿真与分析表明,陀螺仪允许的最大输入角速度为768(°)/s,标度系数为6.44mV/((°)·s-1)。     

小型静电陀螺仪信号读取方案研究

信号读取技术是小型静电陀螺仪的一项关键技术，中介绍了赤道锯齿刻线的光电信号读取方案，分析了图形刻线误差，转子转速误差，耦合误差，转子线位移误差所产生的测角误差，研究了图形刻制方法，并作了初步试验。研究结果对信号读取系统的设计与研制具有参考价值。     

小型静电陀螺仪电极面积及电极装配误差研究

介绍了小型静电陀螺仪的电极支承结构和电极面积误差引起的干扰力矩的计算公式,并根据影响电极面积的各种因素推导出了电极面积的误差范围。根据装配误差产生干扰力矩的情况确定了最终的装配精度,为电极的设计提供了重要的参考依据。     

静电陀螺监测器中静电陀螺仪的漂移误差模型

本推导了静电陀螺仪转子动量矩的运动方程,根据此方程并应用向量场理论,将造成静电陀螺漂移的外部干扰力矩划分为守恒力矩和非守恒力矩两部分。按照进动规律,最终得到静电陀螺监控器中陀螺仪漂移误差模型的全量形式。     

挠性陀螺仪用永磁直流电机的设计与控制

设计了一种用于挠性陀螺仪的外转子、内定子小功率达松伐尔型永磁直流电动机,给出了电机机械结构型式,讨论了其电磁结构参数的设计计算方法。采用面向对象的概念和先进软件工具,研制了该电机的CAD软件,通过频率微调实现了挠性陀螺仪的电调谐;通过测速反馈和PWM实现了转速闭环控制;通过启动检测解决了该类电机启动困难的问题。     

小型静电陀螺仪转子变形及干扰力矩分析

推导了小型静电陀螺仪转子非球形干扰力矩公式，仿真分析了两种不同结构的实心转子的温度变形、离心变形、压力变形及综合变形，计算了其变形产生的干扰力矩及漂移。     

八电极静电陀螺仪的非线性建模及控制参数优化

考虑扰动作用下转子相对于电极腔中心可能存在较大范围运动,建立了八电极结构静电陀螺仪四轴斜坐标系下三阶转子-电极电容模型,同时结合转子在电场力和重力作用下的动力学模型,实现具有非线性特征的静电支承控制模型。在此基础上探讨了转子偏离电极腔中心时加力控制信号对位移测量信号的影响,并建立了基于抵消机制的位移测量模型。另外采用Simulink Response Optimization工具箱优化了控制器参教。离线仿真实验表明,设计的支承控制器在转子较大偏离电极中心时,仍能确保转子的定中性。     

静电陀螺仪MUM小角度读取的相关技术研究

讨论了同步解调法实现静电陀螺仪质量不平衡调制（MUM，Mass-Unbalanced Modulation）小角度读取的原理，分析了影响读取分辨率的各种因素，并对其实施方案中的相关技术进行了探讨。研究表明，尽管MUM读取方案非常适用于实心转子静电陀螺仪，但前提是将其小角度读取的分辨率提高到可与光电方法相比的水平（角秒级）。要实现这一目标，首先要保证转子和电极的机械特性达到一定要求；在此基础上，还要在支承系统的结构、转子位移测量电路设计等方面进行精心设计。     

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。     

有源谐振静电陀螺支承系统的设计与实验研究

－静电陀螺（ＥＳＧ）工程化应用是国防科技及惯性测量迫切需要解决的问题，其支承系统（ＥＳＳ）的工程化是关键之一。本文利用高压支承变压器高频载波下付边电感与负载电容的谐振特性，设计并研制了有源谐振的ＥＳＳ。它有利于消除ＥＳＳ的起支击穿，系统功耗比原有的ＥＳＳ降低了５０％，系统动态指标优良。     

静电陀螺仪电极碗错位误差的计算

1、计算表格 取正六面体球面电极(图1)。C为z~+向电极球面与z_0轴的交点。ABDE为z~+全电极,EFGD为上半电极,ABGF为下半电极,CH为经度角φ的零位。取余纬角θ,则AB线的方程为ctgθ-COSφ=0。作电极碗错位计算时,任意函数F(θ,φ)sinθ在上半和下半电极面积上的积分是     

陀螺仪在线性能及故障AR模型和神经网络方法的研究

本着眼于惯导系统中在线运行的陀螺仪性能和故障诊断的研究。针对无故障和两种故障下采集到的陀螺仪前置放大器在线输出信号,分别采用AR模型法和神经网络法进行分析,并绘出相应的模型功率谱图。通过比较和分析之后,得出信号模型功率谱图可作为判断陀螺仪性能和故障的一种依据的结论。     

一种新型的静电陀螺仪用光纤传感器

静电陀螺仪极轴位置信号的读取是提高精度的关键技术之一,因此设计了一种用于小角度信号读取的新型光纤传感器。在理论分析的基础上,给出了该传感器的具体设计方案和相关参数,研制了试验样机并进行了相关模拟实验。实验结果表明该传感器是可行性的。     

静电陀螺仪转子的超精密圆度测量

本文在比较了误差分离的几种方法之后,着重讨论了多步法的方法误差和系统误差。按此法建立了计算机辅助毫微米圆度测量系统,将圆度仪的测量精度(2σ)从原来的0.025微米提高到0.002微米,足以满足精密工程、惯性技术和宇航科学等领域对超精圆球的计量要求。     

静电悬浮系统的数字控制与实验研究

介绍了一种基于DSP的数字控制器的总体结构及控制器算法的设计。在此基础上构建了三轴静电悬浮系统，并通过仿真和实验讨论了不同采样频率对系统性能的影响。实验结果表明，系统带宽达到750Hz，谐振峰小于3dB，刚度等各项性能均满足静电悬浮系统的指标要求。     

MEMS陀螺仪短时漂移特性实验研究

针对低精度MEMS陀螺仪适合短时间工作的特点,在不同采样频率下测试了常用MEMS陀螺仪的短时漂移,对比研究并分析讨论了各种被测MEMS陀螺仪的短时漂移特性,发现石英系列MEMS陀螺仪的短时漂移在高频采样时表现出显著的周期性,并说明测试石英MEMS陀螺仪需要高采样频率,应用时需精确标定补偿其周期特性。     

硅微阵列陀螺仪的模态分析与实验

考虑四质量硅微阵列陀螺仪的模态定阶,采用模态分析法和能量法建立模态分析模型,研究了驱动和检测模态的固有频率和振型。首先,利用集总参数模型和拉格朗日方程建立系统运动方程,分析了无阻尼振动的谐振频率和模态;其次,基于能量法推导了驱动梁和检测梁的等效刚度,得到模态分析的理论模型公式,并利用有限元仿真对理论模型进行了验证;最后,对实验样机进行了模态测试。实验结果表明:驱动模态理论分析结果与仿真结果的最大误差为2.4%,检测模态的最大误差为3.9%;样机测试实验中各模态振型与理论分析结果基本一致。与传统的依赖于经验和繁琐仿真迭代的陀螺仪结构设计不同,模态分析理论模型可减少迭代次数,加快设计进程,为陀螺仪的设计优化提供理论指导。     

基于可控式被动阻尼的静电陀螺仪启动控制系统

静电陀螺仪(ESG)的启动阻尼是一个转子最大惯性主轴与转轴对准的过程。采用直流磁场的可控式被动阻尼方法有效地解决了转子极性倒置问题。中介绍了基于可控式被动阻尼ESG启动控制系统的设计和研制，该系统以浮点DSP芯片TMS320C32为核心电路，具有转子阻尼、极性识别与控制、故障检测、转速测定、恒速控制和RS232通讯等功能。在气浮装置上证实了所研制的系统能有效实现上述功能。