【作者】 林洋；

【导师】 曾鸣；

【作者基本信息】 哈尔滨工业大学 ， 控制科学与工程， 2012， 硕士

【摘要】 陀螺加速度计由于其具有高精度的特点，在战略导弹的惯性导航和惯性系统中的应用非常广泛。陀螺加速度计的精度也决定了惯性导航和惯性系统的性能，从而决定了战略导弹的精确度和毁伤力。而陀螺加速度计的精度取决于它自身误差模型中的误差系数标定的精度，目前利用离心机可以对陀螺加速度计的误差系数进行标定，所以研究陀螺加速度计在精密离心机上的测试方法对于提高陀螺加速度计的精度有着重要意义。本文首先对陀螺加速度计的基本误差模型进行了研究。这个模型的每个误差系数都有明确的物理意义，而且包含了内框架与外框架之间的与误差角β有关的额外误差项ε_β。并分析了β和ε_β的表达式，同时分析了β和ε_β的变化规律，为后面分析额外误差项ε_β对其他误差系数标定精度的影响提供了基础。利用加速度合成定理和姿态变换矩阵，考虑离心机初始位置误差和倾角回转误差，得出了在离心机试验中，陀螺加速度计的各个方向的加速度和角速度，其中加速度还包含了由于主轴大臂相对于地球旋转和方位轴相对于主轴大臂旋转所产生的苛氏加速度。并研究了在以离心机主轴大臂转动整数圈和整数圈多半圈为试验时间，对陀螺加速度计的误差模型进行积分并平均，得出用于标定误差系数的简化模型，为陀螺加速度计在精密离心机上的试验方法的设计和仿真提供了基础。研究了D-最优实验设计理论以及两种用于D-最优实验设计理论的搜索算法，即捕食搜索算法和模式搜索算法。利用D-最优实验设计理论，设计了三种试验方案对陀螺加速度计的误差模型系数进行辨识，即陀螺加速度计在精密离心机上的水平轴多位置翻滚试验，主轴大臂转动整数圈时的多位置旋转试验和转动半圈时的多位置旋转试验。其中陀螺加速度计在精密离心机上的水平轴多位置翻滚试验是利用重力加速度进行试验，可以精确地标定陀螺加速度计的零次项系数和一次项系数。主轴转动整数圈或主轴大臂转动整数圈多半圈时的多位置旋转试验也可以提供较大的加速度，将高次项系数激励出来，实现了对二次项系数或三次项系数辨识。之后设计了每个试验的实验步骤。最后对三个试验，即陀螺加速度计在精密离心机上的水平轴多位置翻滚试验，主轴转动整数圈时的多位置旋转试验和转动整数圈多半圈时的多位置旋转试验进行了仿真，并分析了的额外误差项ε_β对模型误差系数标定精度的影响。更多还原

【Abstract】 T h e PI G A (Pe n du lo us I nt e g r a ti n g G yro Accel e ro m e t e r) is w id e ly us e d in th ein e r t ia l n a v ig at io n a nd in er ti a l gu id a n c e c on t r o l sy s te m o f t h e s t r a t e g i c mi s s il e g ui d an c e, b e c a us e o f th e it s h ig h a c c ur a c y. T h e a c cu r a cy of PI GA d e t e r mi n e s t h e p e r f o r ma n c e o fth e in e r ti a l n a v ig at i o n a nd in e r ti a l gu id an c e co n tr o l sy s te m, th e a c cu r a cy a n d th ed a ma g e o f th e st r a te g ic mi s s i l e gu id a n c e. T he accu racy of PI G A is b a se d on it s mo d e lc o e f f ic ie n ts, w h ic h a r e us u a ll y c a li b r at e d by th e pr e c is i o n c e n t r if u g e. S o th e r e se a r c h o fPI G A te st me th o d on p r e ci s i o n cent r if u ge is si g n if ic an t.T h e st a ti c e r r or mo de l e q ua ti o n o f PI GA is d er iv e d,w h o se e v e r y e r r or c o e f f ic ie n th a s c le a r ph ys ic a l me a ni n g. T h e mo de l e q u a ti o n in c lu de s th e e r r or a ng le b e tw e en in s i d ea nd o ut s i d e f r a me w o r k a n d th e a dd it i o n a l e rr o r c a u se d b y i t, th e n t h e i r e qu a ti o n a n dv a r ia ti o n is r e se a r c h e d, w h ic h is th e b ase o f th e r e se ar c h o f th e c a l i b r a ti o n a c c ur a c yin f lu e n c e d b y th e m.T h e a c c el e r a ti o n in c lu d in g Co r io li s accel e rat i o n a n d a ng u l a r v e l oc i t y o f P I GA a r er e c iv e d b y A c e le r at i o n sy n th e si s th eo r e m and Att i t u d e t r a n s f o r m at i o n ma tr ix w h e nc o n si d e r in g th e in i t ia l p o si t i o n er ror s a n d co n in g a ng l e e r r o rs o f pr e c is i o nc e nt r if u ge. T h e si m p le mo d e l e q ua ti o n u se d f o r c a li b rat i o n is ga in e d w i t h t h e ti m e o f th esp i n dl e a r m r o ta te in te g r a l c ir cle an d h a lf c ir cle wh ic h is th e b a se o f th e d e si g n a n dsi m u la ti o n o f PI GA te st on p r e c is i o n c e n tr if u g e.T h e pr a d it i o n se a r c h a n d pa tt e r n se a rch ar e app li e d i n t he D-o pt i m a l te st p la n.T h e nth r e e te st a r e d e si g n e d b y D-o p ti m a l te st p la n, na me ly P I GA tu mb le te st on th eh or iz o n ta l a xi s o f pr e c is i o n c e n tr if u g e, PI GA mu lt i p o s i o n te s t o f th e sp in d le a r mr ot a ti n g in te g r a l c ir c le a nd h a lf c ir cle. PI GA tu mb l e te st i s i n1g g r a v i t a t i o n a l f ie ld us e df o r th e c a li b r a ti o n o f z e r o d e g r ee a n d f ir st d eg r e e o f e r r o r c o e f f i c ie n ts. P I GA mu lt i p o si o n te st o f th e sp i n d le ar m r ot a ti n g in te g ra l c ir c l e a n d h a lf c i r c le c a n p r o vi d e ah ig h a c ce le ra ti o n to PI GA a n d th e se c on d d eg re e an d th i r d d e g r e e o f e r r o r c o e f f ic ie n ts c a n b e id e n ti f ie d.T h e n th e e a c h st e p of te st p la n is d esi g n e d.T he si m u la ti o n o f th e th r e e te st, n ame ly PI GA tu mb le te s t o n th e h o r iz o n ta l a xi s o fp r e c is i o n c e n tr if u g e, PI G A mu lt i p o si o n te st of th e sp in d l e a r m r o t a t i ng in te g r a l c ir c le a nd h a lf c ir c le, is p e r f o r ma n c ed an d th e in flu en ce of th e e r r or a n gl e b e t w e e n in si d e a n do u ts i d e f r a me w or k a nd th e a d di t i o n a l e rr o r caus e d by it is a na l yz ed.更多还原