惯性仪表在双轴离心机上的测试技术

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加速度计、陀螺仪作为主要的惯性测量器件,其精度的高低基本决定了导航精度的高低。所以对加速度计、陀螺仪进行精确标定提高其使用精度具有重要的理论与使用意义。本文以精密离心机为背景对加速度计、陀螺仪以及惯性组合的标定提出了一些新的标定方法。也就是对单个惯性器件的标定以及惯性组合的系统级标定方法给出了一些新的探讨。首先介绍并分析了双轴离心机的特点。在反转平台上设计了双轴夹具,使加速度计的3个轴同时敏感谐波加速度的分量和重力加速度的分量。然后考虑双轴离心机的向心加速度、重力加速度、Coriolis加速度项和离心机本身的误差,精确计算了加速度计3个轴的输入比力。针对加速度计的静态误差模型标定,首先通过主轴和反转平台轴正反角位置静态实验,求取加速度计输出值的平均值。然后主轴与反转平台轴以等值反方向的匀角速率旋转,进行实验,通过振动整流,并补偿静态试验的平均值,精确辨识了加速度计的误差模型系数。最后讨论了双轴离心机的误差,对加速度计的误差模型系数的影响关系。仿真结果表明:该试验方法能够抑制离心机误差对标定精度的影响,其中反转平台的静动态失准角对标定影响最大,应该提高离心机静动态失准角的测试精度,并加以补偿。然后,分析并比较了谐波分析法与振动整流法二者的优缺点。针对陀螺仪的静态误差模型给出了在双轴离心机上的标定方法,在考虑离心机误差情况下,精确计算了陀螺仪的输入角速度、以及三个轴的输入比力。同样,主轴与反转平台轴以等值反方向的匀角速率旋转,进行实验,分析了谐波分析法、振动整流法并分别作了仿真验证,比较了二者的优缺点。最后研究了惯性系统在双轴离心机上的系统级标定方法。由于离心机的转动,捷联惯导系统为动基座的系统,通过离心机主轴的旋转,提供高g的输入比力,与精确的角速度、速度;依据导航系统输出的速度信息,与离心机给定的速度信息比较得出速度误差。推导出导航系统速度误差的方程,建立系统误差的模型方程,理论推导出了最多能够辨识出的误差模型参数。分析了误差模型方程的特点,结合离心机上速度的特点,给出了整周旋转的试验方法,并详细给出了标定出14个误差模型参数的试验过程,以及不能标定出其他参数的理由。为下一步的研究工作的深入奠定了一定的基础。
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