一种惯性导航系统软件仿真测试平台构型

嵌入式软件的仿真测试在软件开发工程中有着重要的作用。作为嵌入式软件的一种,惯导软件又有其自身的特点,因此作提出了一种基于Windows NT操作系统的惯导软件仿真测试平台构型,并对这种构型的关键技术做了进一步阐述。     

三轴台陀螺伺服状态的实现

本文阐述了陀螺伺服状态中陀螺作为敏感元件给系统带来的新问题,即带进了陀螺的时间常数及其他问题,以及对于动力调谐陀螺这些问题的处理.为保护陀螺,在大偏差时加入测速机进行阻尼,当小偏差时死区电路自动切断测速机回路以确保伺服精度.文中还介绍了其他提高伺服精度的措施,如增大带宽及抑制干扰等,并对伺服数据进行了分析,说明陀螺伺服状态设计是正确的,实践上是可行的.     

激光陀螺单轴旋转惯性导航系统

高精度的惯性导航系统是提高舰船综合作战性能的基础。为了提高惯性导航系统的精度,采用单轴旋转惯性测量组件的方法,研制了激光陀螺单轴旋转惯性导航系统。介绍了系统的硬件组成,主要包括系统基本结构,惯性器件的主要技术参数和导航计算机的组成。描述了系统的多位置初始对准方式和温度补偿方案。对该系统进行了长时间静态导航实验和跑车实验,实验结果表明:四次长时间静态导航实验峰值定位误差5d优于1nm,10d优于2nm;两次跑车实验峰值定位误差77h优于1.4nm、15d优于2.5nm。     

捷联惯性导航加速度计动态误差模型在三轴转台上的实验标定

本文提出了在三轴转台上用双轴速率输入法来估计捷联惯导加速度计动态误差模型参数的方法。该方法基本解决了加速度计动态误差的标定问题,同时也容易实现试验计划的优化设计,以提高模型参数辨识精度。所做工作对于提高捷联惯性导航系统精度、丰富惯性器件测试理论及开发三轴转台的使用功能均有一定意义。     

基于LabVIEW的捷联惯性导航算法研究平台

为了研究利用LabVIEW仿真技术评估各种捷联惯导姿态更新算法的可行性,建立了基于LabVIEW的捷联惯性导航算法研究平台.该平台采用LabVIEW图形化编程软件编成,遵循了平台功能设计模块化和结构化的要求;通过设定轨迹参数生成模拟的惯性敏感器数据,对两种不同的导航姿态更新算法进行了比较.实验结果表明,该平台能够有效地评估不同捷联惯性导航算法的性能,克服了传统平台编程复杂、扩展性差的缺点,为进一步使用LabVIEW进行组合导航系统仿真奠定了基础.     

利用GPS对惯性导航装置进行飞行测试

文中研究了利用卫星导航系统(GPS)作为位置和速度基准,在飞行中对惯性导航装置(INU)进行测试的方法,给出了测试参考数据。与一般测试靶场设备相比,这种方法的优点是成本低、使用方便,而且能够进行连续的动态测试,反映整个惯导装置的误差传描特性,标定系统的主要误差源。测试精度完全适用于检验中等精度的飞机惯导装置。     

三轴陀螺稳定平台控制系统设计与实现

针对高精度光电导引系统快速隔离扰动、稳定视轴的要求，设计了以速率陀螺为核心构成的三轴陀螺稳定平台。结合某型号电视导引头设计过程，详细介绍了该三轴陀螺稳定平台的结构组成、主要元器件选型，以及软硬件实现。分析了陀螺稳定平台的隔离扰动原理，设计了多闭环复合控制结构，给出了系统各组成部分的模型，合理简化后建立了系统数学模型，并按照频域分析法设计了控制算法。对于陀螺信号噪声问题，设计了小波阈值滤波方法，有效地消除了反馈信号的噪声，提高了系统控制精度。整机测试表明，该陀螺稳定平台满足了导引头系统设计指标要求，具有较高的跟踪精度；能够在实验室条件下，进行多种电视跟踪模拟实验，为实际设备的研制提供了真实有效的数据。     

航空遥感三轴惯性稳定平台双速度环控制

航空遥感三轴惯性稳定平台用于稳定成像载荷,获取高分辨率的遥感数据。针对惯性稳定平台视轴稳定控制中单速度环对干扰力矩抑制的不足,提出采用以编码器进行数字测速构成速度内环、利用速率陀螺构成速度外环的双速度环复合控制方案,将稳定回路抗内部干扰功能和隔离外界干扰功能分开设计实现,以提高系统稳定精度。分别对单速度环和双速度环对扰动的抑制能力进行了理论分析和对比,并在理论分析基础上,对单速度环和双速度环的扰动抑制能力进行了Matlab仿真分析和实验验证。结果表明：与单速度环相比,双速度环可明显减小质量偏心、摩擦等主要内部干扰以及外部基座低频扰动造成的稳态误差,静基座摇摆伺服稳定角速度RMS值减小了52.3%,静基座调平姿态精度RMS值减小了22.1%,动基座调平姿态精度RMS值减小了37.4%。     

三轴转台执行机构起动摩擦特性的测试与研究

本文以液压马达作为研究对象,对其起动摩擦特性进行了测试与分析。实时获得了驱动扭矩、被测马达转角的变化过程。通过建模分析,准确估计出了起动时动、静摩擦特性的变化规律。得出了液压马达在起动的瞬间不存在摩擦力瞬态突变的结论,并据此对摩擦振动的产生机理加以分析,推导了产生爬行的各种临界条件。     

平台惯性导航系统初始对准技术研究及调试

本文研究平台惯性导航系统初始自对准技术，实际上是采用任意双位置平台方位锁定。文中首先介绍自对准原理，然后进行详细的理论分析，最后以某型号平台惯性导航系统为应用，介绍数字精调平回路、平台方位锁定回路的设计及初始自对准调试情况。对应于系统随机漂移为０．０５°／ｈｒ的指标，平台方位自对准精度达到１７．４２角分（１σ），且重复性较好，自对准调试结果得到了光学传递对准的检验。随后进行了车载导航实验，导航精度达到４．５５ｎｍ／ｈｒ（１σ）。     

利用差分GPS提高惯性导航系统飞行测试基准的精度

—本文研究用增广卡尔曼滤器（ＥＫＦ），把高精度ＩＮＳ、差分ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）和测距／测距率无线电应答器系统（ＲＲＳ）及气压高度计进行最优组合，构成ＩＮＳ测试基准的方法；重点讨论ＩＮＳ／ＲＲＳ／ＤＧＰＳ卡尔曼滤波器误差模型。计算机仿真结果表明，基准导航系统的高度精度为１．２５ｍ（１σ），水平位置精度可达０．５９ｍ（１σ），速度精度为０．０１５ｍ／ｓ（１σ）。     

航空遥感用三轴惯性稳定平台动力学建模与仿真

航空遥感用三轴惯性稳定平台由于其机械结构特点,飞机姿态的扰动会耦合到安装在平台的相机上,影响相机的成像质量。为了对复杂耦合关系进行分析,从分析力学的角度出发,采用拉格朗日第二类方程,考虑轴承摩擦,建立了航空遥感用三轴惯性稳定平台动力学模型。在此基础上,对基座振动对相机相对于惯性系的扰动进行了数值仿真。仿真结果表明:基座振动同框架间的耦合力矩相比,基座振动对相机相对于惯性系的扰动占主导作用。当轴承间为动摩擦时,基座振动频率越高,对相机相对惯性系的扰动越小,并从理论上证明了此结论的正确性。研究结果为深入研究航空遥感用三轴惯性稳定平台的振动主动控制提供了理论依据。     

三轴液压仿真转台三轴相交度测试方法

根据三轴仿真转台自身的结构特点,针对决定其精度的重要环节——相交度的测试问题,提出了新的简洁的测试方法,从而为三轴仿真转台的安装、调试提供可靠数据,以保证其精度指标达到设计要求。     

多轴系统轴间不正交度测试的新方法

本文应用直角坐标系的旋转变换建立了多轴系统各环节相对于地理坐标系的姿态的数学模型，据此提出了应用电子水平仪测试轴间不正交度的新方法。最后介绍了数据处理技术。本方法简便易行，测试精度高     

一种新型稳定平台伺服控制系统

深入研究了三自由度并串联混合机构稳定平台,设计了一个非线性自适应控制器。考虑到实际系统工作中存在摩擦、负载扰动和动力学参数误差,分离出动力学模型中的未建模动力学参数、摩擦力参数和负载扰动,建立了关于待辨识参数的线性动力学模型。运用Lyapunov方法设计了一个非线性自适应控制器。构建了并串联光电稳定平台伺服系统实验平台。分别将所设计的控制器与计算力矩控制器分别在高速和低速扰动情况进行了实验,实验表明所提出非线性自适应控制器在低速0.006(°)/s时,跟踪精度分别为滚转轴0.071°、俯仰轴0.064°、偏转轴0.038°,在20(°)/s高速状态下,跟踪精度分别为滚转轴0.045°、俯仰轴0.042°、偏转轴0.029°,其控制效果明显好于传统控制。     

三轴陀螺漂移测试转台台体动力学建模及控制系统设计

带宽的保证是三轴陀螺漂移测试转台（以下简称三轴转台）伺服系统设计的主要困难，从使用的角度出发，要求转台伺服系统有较大的带宽，以使三轴转台有较快的响应速度，对干扰有较强的抑制能力，提高三轴转台的跟踪精度，但一些客观因素使带宽指标受到限制，其中机械台体的谐振对带宽的影响是决定性的。本所讨论的三轴转台动力学模型，是三轴转台控制系统设计的依据。     

四轴平台伺服系统建模研究

从四轴平台框架系统的坐标系，推导出角速度变换与力矩变换，得到四轴平台系统的动力学方程以及完整的伺服系统方块图。最后通过计算机对所建模型进行仿真，验证了四轴平台的基本运动规律。     

航空遥感用三轴惯性稳定平台不平衡力矩前馈补偿方法

航空遥感用三轴惯性稳定平台用于稳定成像载荷,获取高分辨的遥感数据。但是由于稳定平台承载大且存在质量偏心,在载机加速度的作用下平台产生幅值较大的不平衡力矩,导致平台的稳定精度下降和相机成像质量退化。为了有效抑制不平衡力矩产生的影响,提高平台的稳定精度,提出了一种基于不平衡力矩观测器的惯性稳定平台不平衡力矩前馈补偿方法。首先设计一种不平衡力矩观测器,实时估计出平台的不平衡力矩;然后通过前馈补偿的方法抑制不平衡力矩的作用,从而达到提高平台的稳定精度的目的。仿真结果显示,平台的稳定精度得到大幅度提高,基于不平衡力矩观测器的惯性稳定平台不平衡力矩前馈补偿方法有显著补偿效果。