第6章陀螺仪漂移及测试
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测试用题,请勿“题字”。
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谢谢!一、(20分)以下每题各有四个答案,选择正确的答案,每题5分。
(1) 设自由陀螺的角动量为H ,已知进动角速度ω,陀螺力矩为M,下列表示三者之间关系的表达式正确的是( ) (A )HM ω=⨯ ;(B )M H ω=⨯; (C )H M ω=⨯ ;(D )M H ω=⨯(2) 采用伺服跟踪法进行单自由度陀螺测漂,转台轴沿当地垂线方向,地球自转角速度15/ie h ω=︒,当地纬度为30︒,测得转台转速为43.0210-⨯转/分,则陀螺漂移速度约为(传动比是1∶1)( ) (A )0.067/h ;(B )0.55/h ;(C )1.57/h ;(D )(A )、(B)、(C)均错; (3) 干涉式光纤陀螺光纤长1500m ,成环半径4cm ,光纤环法向角速度1.5/h Ω=︒,光波长为1580nm 。
则由Sagnac 效应引起的相位差近似为( )(A )47.9510-⨯() ;(B )0.114();(C )43.1410-⨯();(D )(A)、(B)、(C)均错;(4) 动量矩定理的向量表达式为( ) (A )n b nb d R d RR dt dtω=+⨯ ;(B )bib d HM H dtω=⨯+ ;(C )b n nb d R d R R dt dt ω=+⨯;(D )i oo d H M dt= 二、(10分)说明运动地理坐标系相对惯性空间旋转的原因,给出该旋转角速度在地理坐标系上的分量。
三、(20分)已知坐标系b b b ox y z (b 系)与n n n ox y z (n 系)初始时重合,b 系是n 系以转动顺序x y z →→,转角分别为α、β、γ得到的。
试:(1)求方向余弦矩阵nI C ,bn C 和nb C ;(2)写出b 系相对n 系的瞬时角速度在b 系上的投影表达式;(3)若向量ω在b 系中的表示为Tbx y z ωωωω⎡⎤=⎣⎦,求该向量在I I I ox y z 中的表示Iω和n n n ox y z 中的表示nω。
陀螺仪芯片漂移误差-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述陀螺仪芯片是一种常用的传感器,在许多电子设备和导航系统中被广泛应用。
它可以测量物体的角速度,并提供重要的姿态信息。
然而,由于各种因素的干扰和不完美的设计,陀螺仪芯片会存在漂移误差问题。
这种误差会导致陀螺仪芯片输出的姿态信息与实际姿态有一定的偏差,严重影响了其测量精度和可靠性。
本文将对陀螺仪芯片漂移误差进行深入研究,并探讨其对陀螺仪芯片性能的影响。
首先,我们将介绍陀螺仪芯片的工作原理,解释其如何测量角速度和提供姿态信息。
然后,我们将详细定义陀螺仪芯片漂移误差,并分析其产生原因和影响因素。
在正文的第二部分,我们将讨论影响陀螺仪芯片漂移误差的因素。
这些因素包括温度变化、机械振动、电磁干扰等,它们会扰乱陀螺仪芯片的精确测量。
我们将分析每个因素的影响程度和可能的解决方法,以期降低漂移误差并提高陀螺仪芯片的性能。
最后,在结论部分,我们将总结陀螺仪芯片漂移误差的影响和解决方法。
我们将指出陀螺仪芯片漂移误差对导航系统、无人机等应用领域的重要性,并提出一些可能的改进方向,以进一步减少漂移误差,提高其测量精度和可靠性。
通过对陀螺仪芯片漂移误差的深入研究和讨论,本文旨在增加人们对陀螺仪芯片性能的认识,并对相关领域的研究和实践工作提供有益的指导。
我们相信,通过更好地理解和解决陀螺仪芯片漂移误差问题,我们将能够推动相关技术的发展并取得更好的应用效果。
文章结构部分可以简要介绍整篇文章的组织结构和各个章节的主要内容。
具体内容如下:1.2 文章结构本文将主要围绕陀螺仪芯片漂移误差展开讨论,并按以下章节进行组织和阐述:2.1 陀螺仪芯片的工作原理本节将介绍陀螺仪芯片的基本工作原理,包括其内部构造和运作方式等。
通过对陀螺仪芯片工作原理的介绍,读者可以更好地理解漂移误差的产生机制和影响因素。
2.2 陀螺仪芯片漂移误差的定义在本节中,将详细介绍陀螺仪芯片漂移误差的概念和定义。
university of science and technology of china 96 jinzhai road, hefei anhui 230026,the people's republic of china陀螺仪实验实验报告李方勇 pb05210284 sist-05010 周五下午第29组2号2006.10.22 实验题目陀螺仪实验(演示实验)实验目的1、通过测量角加速度确定陀螺仪的转动惯量;2、通过测量陀螺仪的回转频率和进动频率确定陀螺仪的转动惯量;3、观察和研究陀螺仪的进动频率与回转频率与外力矩的关系。
实验仪器①三轴回转仪;②计数光电门;③光电门用直流稳压电源(5伏);④陀螺仪平衡物;⑤数字秒表(1/100秒);⑥底座(2个);⑦支杆(2个);⑧砝码50克+10克(4个);⑨卷尺或直尺。
实验原理1、如图2用重物(砝码)落下的方法来使陀螺仪盘转动,这时陀螺仪盘的角加速度?为:?=d?r/dt=m/ip (1) 式中?r为陀螺仪盘的角速度,ip为陀螺仪盘的转动惯量。
m=f.r为使陀螺仪盘转动的力矩。
由作用和反作用定律,作用力为:f=m(g-a) (2) 式中g为重力加速度,a为轨道加速度(或线加速度)轨道加速度与角加速度的关系为:a=2h/tf2; ?=a/r (3) 式中h为砝码下降的高度,r如图1所示为转轴的半径,tf为下落的时间。
将(2)(3)代入(1)2ip?2mr2t?h2mgr可得: (4)2f测量多组tf和h的值用作图法或最小二乘法拟合数据求出陀螺仪盘的转动惯量。
2、如图3所示安装好陀螺仪,移动平衡物w使陀螺仪ab轴(x轴)在水平位置平衡,用拉线的方法使陀螺仪盘绕x轴转动(尽可能提高转速),此时陀螺仪具有常数的角动量l:l=ip.?r (5) 当在陀螺仪的另一端挂上砝码m(50g)时就会产生一个附加的力矩m*,这将使原来的角动量发生改变:dl/dt=m*=m*gr* (6) 由于附加的力矩m*的方向垂直于原来的角动量的方向,将使角动量l变化dl,由图1可见: dl=ld?这时陀螺仪不会倾倒,在附加的力矩m*的作用下将会发生进动。
光纤陀螺仪测试规范1范围本方案规范了光纤陀螺的技术要求、质量保证和交货准备等方面的要求,以及相应的测试条件、测试项目、测试方法、测试程序,适用于在航海、航空、航天及陆用等惯性技术领域中应用的陀螺仪的设计、制造及检验。
2 测试条件与测试设备2.1测试条件2.1.1 环境条件2.1.1.1 大气条件标准大气条件如下:环境温度:23℃±2℃相对湿度:20%~80%大气压力:86KPa ~ 106KPa5 测试主要项目5.1.1 光纤陀螺在室温环境下性能a) 标度因数;b) 标度因数非线性度;c) 标度因数不对称度;d) 标度因数重复性。
5.1.2 零偏a) 零偏;b) 零偏稳定性;c) 零偏重复性(逐次、逐日)。
5.1.3 阈值5.1.4 随机游走系数5.2 振动环境性能5.3 冲击试验5.4 标度因数、零偏、零偏稳定性与环境温度项目综合测试a) 标度因数温度灵敏度;b) 零偏温度零敏度; c) 陀螺启动时间;d) 温度梯度对陀螺零偏的影响。
6 测试方法 6.1 标度因数 6.1.1 标度因数数值 6.1..1.1 测试设备a) 具有角度输出的速率位置转台(速率平稳度优于5×10-3,测量范围大于±0.001°/s ~ ±500°/s );b) 陀螺输出测试和记录装置; c) 陀螺测试专用工装夹具。
6.1.1.2 测试程序陀螺仪通过安装夹具固定在速率转台上。
在输入角速率范围内,按GB321规定的R5系列,适当圆整,均匀删除后选取输入角速率,在正转、反转方向输入角速率范围内,分别不能小于11个角速率档,包括最大输入角速率。
当速率平稳时进行测试。
程序如下:a) 转台加电,设定转台的转动角速度、速率值和转动方向,接通陀螺仪电源,预热一定时间。
转台输入角速率按从小到大的顺序改变,转台正转测试陀螺仪输出,停转;转台反转,测试陀螺仪输出停转;b) 设定采样间隔时间为1S 及采样次数,测试陀螺仪测试陀螺仪输出量,求得该输入角速率下陀螺仪输出的平均值; 6.1.1.3 计算方法设j F 为第j 个输入角速度时光纤陀螺仪输出的平均值,标度因数绝对值计算方法见公式:j F =1N1Njpp F=∑ (1)式中: j F —陀螺仪第P 个输出值,N —采样次数。
飞机仪电与飞控系统原理中国人民解放军海军航空大学智慧树知到答案2024年第一章测试1.根据选择基准面的不同,飞行高度可分为相对高度、绝对高度、_______和真实高度四类。
()A:绝对高度 B:标准气压高度 C:相对高度 D:真实高度答案:B2.海上飞行通常要用_______;场外飞行和转场飞行,需要用_______,正确的选项是()A:真实高度,绝对高度 B:标准气压高度,绝对高度 C:标准高度,绝对高度 D:绝对高度,标准气压高度答案:D3.高度表的测量指示原理是根据高度与气压的一一对应关系,利用_______作敏感元件,通过测量气压来测量高度。
()A:开口膜盒 B:真空膜盒 C:组合膜盒 D:弹簧机构答案:B4.所谓空速,是指_______运动的速度,分为真空速和_______两类。
正确的选项是()A:飞机相对地面,指示空速 B:飞机相对空气,指示空速 C:飞机相对地面,地速 D:飞机相对空气,地速答案:B5.当升降速度表的内外气压_______相等时,_______两端压力差不再继续变化,而保持稳定,这种状态称为_______状态。
正确的选项是()A:压力差,毛细管,稳定 B:压力差,开口膜盒,稳定 C:变化率,毛细管,动平衡 D:变化率,毛细管,静平衡答案:C6.静压管路堵塞或者不密闭,将会影响到哪些仪表指示的准确性:①高度表②航空时钟③升降速度表④空速表。
正确的选项是()A:①④ B:②③④ C:①②③ D:①③④答案:D7.飞机进行轰炸、照相、侦察和仪表着陆时,飞行员必须知道相对高度。
()A:对 B:错答案:B第二章测试1.载体静止时,单自由度陀螺受到沿框架轴方向的力矩作用时()。
A:绕与自转轴和框架轴垂直的轴转动。
B:绕自转轴转动。
C:绕框架轴转动。
D:不发生任何转动。
答案:C2.下列属于非经典陀螺仪的有。
()A:光纤陀螺 B:粒子陀螺 C:振动陀螺 D:激光陀螺答案:ABD3.双自由度陀螺稳定性的两种表现形式()。
ⅠⅡΩΩ捷联惯导系统的导航的精度将会随着时问的推移而降低,因为无论采取什么手段,只要惯导器件误差不为零,那么惯导系统的导航误差就要随时间而积累,这是由惯性导航原理决定的。
而两种主要的惯性元件陀螺仪和加速度计中,加速度计的精度通常比陀螺仪高一个数量级以上,一般能够满足导航要求。
因此陀螺漂移的合理补偿就成为了提高导航精度的关键。
陀螺漂移补偿的方案有很多种,本文曾对几种漂移补偿方案进行了实验比较,并在此基础上提出了一种在一定条件下行之有效的加速度计辅助补偿法。
下面介绍曾实验的几种方案并详细介绍加速度计辅助补偿法。
方案一称为动态校零的漂移补偿方法,这种方法的背景是:基于对压电陀螺的研究,发现压电陀螺始终存在零位不重复性和零位不稳定性。
零位不重复性是指在静止状态下,不同时间给陀螺通电,陀螺的输出电压各不相同;零位不稳定性是指在静止状态下,给陀螺通电,陀螺的输出电压随时间的推移而变化。
动态校零分为针对零位不重复性的开机零位校正和针对零位不稳定性的零位漂移抑制过程。
零位信号是一个变化较缓慢的信号,在短时间内,可以看作直流分量。
因此,开机零位校正可以采用一个求和过程,对开机时静态陀螺信号进行求和,再将所求之和除以积分的时间得均值,即可将开机零位分离出来。
本文采用的是开机一分钟的均值。
而零位漂移抑制则需要通过对大量陀螺数据的分析,总结出其漂移规律,根据规律预置漂移速率,由漂移抑制算法消除零位的不稳定性。
但是这个方一案存在一些问题,首先零位信号是随时间漂移的,那么开机所求得的零位信号在之后的导航解算中很可能与实际情况不符合从而影响修正的效果;另外,预置漂移速率要求陀螺输出有较强的规律性,而经过大量实验数据的采集和分析,证实本实验采用的陀螺不具有很强的规律性,所以此种动态校零的修正方案在本文并不适用。
方案二本文曾提出过一种方案,称之为最小二乘拟合法。
是根据对采集的大量陀螺数据的分析,建立一个陀螺输出漂移与时间关系的最小二乘的模型,并将陀螺输出分为若干小的时间段,例如I0s(因为在相邻的短时间段内规律性可视为相同),由于时间短,可将每个时间段内的模型近似认为是Y=aX十b, Y为陀螺输出,X为时间变量,a, b为待辨识参数,利用本时间段采集的数据实时估计的陀螺输出漂移的最小二乘模型来预估下一时间段陀螺输出漂移值,将据此估计值下一时间段中对实际陀螺输出进行修正。