第6章-陀螺仪漂移及测试

一 伺服跟踪法的基本原理
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§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
一 伺服跟踪法的基本原理
单自由度陀螺的单轴转台测漂
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§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
一 伺服跟踪法的基本原理
双自由度陀螺的单轴转台测漂
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§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
二 伺服跟踪法的测速方法
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§6.1 陀螺漂移的基本概念
二 单自由度浮子陀螺的漂移
当沿着陀螺输入轴的角速度等于什么数值时，才能使一个
闭环系统中实际使用的陀螺仪的信号器输出信号为零。这个角
速度的大小称为单自由度浮子陀螺的漂移角速度。
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§6.1 陀螺漂移的基本概念
三 双自由度浮子陀螺的漂移
漂移角速度：
d
2 dx
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§6.5 陀螺漂移的数学模型
漂移角速度包括三个部分，即与加速度无关的分量、 正比于加速度的分量和正比于加速度平方的分量:
ωd cn c1( a ) c2( a2 )
一般说：漂移角速度包括与比力无关的分量，正比 于比力的分量和正比于比力平方的分量。
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§6.5 陀螺漂移的数学模型
ax
a
ay
az
陀螺漂移的纯数学模型:
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§6.2 影响陀螺漂移的主要因素
干扰力矩的分类及其所产生的陀螺漂移
1. 摩擦力矩及其引起的漂移 2. 不平衡力矩及其引起的漂移 3. 非等弹性力矩及其引起的漂移
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§6.3Baidu Nhomakorabea陀螺测试的伺服跟踪法
一 伺服跟踪法的基本原理
d ey p
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§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
力矩反馈法测定漂移速度只须备有足够分辨率和精 度的电流记录装置，就能测出陀螺的瞬时漂移。对力矩 器刻度因数的稳定性和线性度有很高的要求。
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§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
一 力矩反馈法法的原理
单自由度陀螺的力矩反馈法测漂
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§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
一 力矩反馈法法的原理
2 dy
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§6.2 影响陀螺漂移的主要因素
陀螺漂移产生的原因是作用在陀螺上的干扰 力矩根据干扰力矩的性质及其变化规律，干扰力 矩可以分为两类：
• 确定性干扰力矩 有规律、可试验或计算确定，易于 补偿。
• 随机性干扰力矩 无规律性。引起陀螺的随机漂移， 只能用统计方法来估计其概率统计 特性。
ie ey T
同一时间间隔内转台相对惯性空间的转角：
ip ie p
陀螺的漂移角速度：
d ip / T ey p
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§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
三 伺服跟踪法的转台轴的取向
1. 输入轴在水平面内沿东西方向
d p
2. 输入轴与地球自转轴平行
d e p
3. 输入轴沿当地垂线方向
双自由度陀螺的力矩反馈法测漂
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§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
二 力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向
陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台
1．陀螺输入轴沿当地前垂线方向
y
ly
x
ey e sin
o lz
d
Mb
mglz H
K M I Bx / H esin
z
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§6.2 影响陀螺漂移的主要因素
对于确定性干扰力矩，根据其与加速度的分为：
• 与加速度无关的干扰力矩。例如弹性力矩、电磁力矩等。 • 与加速度成比例的干扰力矩。例如由于陀螺质量偏心引起 的干扰力矩。 • 与加速度平方成比例的干扰力矩。例如由非等弹性引起的 干扰力矩。
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d e sin p
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§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
一 力矩反馈法法的原理
K M I Bx iy H M b
d
Mb H
KM I Bx
/H
iy
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§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
一 力矩反馈法法的原理
力矩反馈法采用的是力矩平衡的静力学方法。因 此，必须测量系统稳定时各个参数的数值，对系统的 稳定性如何判定有较高的要求。
d ey p
精确定位定向。即陀螺输入轴与转台轴平行，并且要使 转台在地理坐标系中精确定向。 精确测速。精确地测出转台的转速。
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§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
二 伺服跟踪法的测速方法
首先在一段时间间隔内，观测转台相对地球的转角，然后根 据地球自转角速度沿转台轴向的分量，通过计算求得在这段 时间内地球相对惯性空间的转角：
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§6.1 陀螺漂移的基本概念
一 自由陀螺的漂移
ωd M b / H
自由陀螺存在漂移实际上是说明工程实际中的陀 螺仪与陀螺仪模型之间的差别，这种差别的表现就 是干扰力矩的存在，干扰力矩破坏了陀螺仪的定轴 性，使陀螺仪的角动量向量在惯性空间中发生了变 化，包括其大小和方向。
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第六章 陀螺仪的测试与标定
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§6.1 陀螺漂移的基本概念
一 自由陀螺的漂移
由于各种原因，在陀螺上往往作用有人们所不希 望的各种干扰力矩，在这些可能是很小的干扰力矩 的作用下，陀螺将产生进动，从而使角动量向量慢 慢偏离原来的方向，我们把这种现象称为陀螺的漂 移。把在干扰力矩作用下陀螺产生的进动角速度称 为陀螺的漂移角速度或角速率。
陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台
3．陀螺自转轴沿当地铅垂线方向
z x
ey e coscosK
ly y
ωd
Mb
mgly H
KM IBx /H
ωe cos cosK
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§6.5 陀螺漂移的数学模型
陀螺漂移的数学模型：描述陀螺漂移变化 规律的数学表达式。
在建立正确模型的基础上，陀螺漂移测试和数据处 理的目的就在于确定数学模型中的各个参数的大小及其 稳定性，分析这些参数与物理因素之间的关系，从而找 到改进陀螺性能的方向和途径，并为陀螺的使用提供误 差补偿数据。
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§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
二 力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向
陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台
2．陀螺输出轴沿当地铅垂线方向
x N
yK ly
lz
ey e coscosK
z
d
Mb H
KM I Bx /H
ωe cos cosK
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§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
二 力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向