【摘 要】
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摆式积分陀螺加速度计是惯性制导平台系统中不可缺少的核心测量仪表,其结构类似于一个沿自转轴方向附加偏心质量的二自由度陀螺仪,具有陀螺仪和摆的双重特性,是一种利用陀螺力矩进行反馈的摆式加速度计。摆式积分陀螺加速度计在理想设计状态具有线性度好的特点,但是由于制造误差的存在及材料不均匀性的缺陷,使得实际生产的仪表具有一定非线性度,存在以二次项误差为主的非线性误差项。本文以抑制摆式积分陀螺加速度计二次项误差
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摆式积分陀螺加速度计是惯性制导平台系统中不可缺少的核心测量仪表,其结构类似于一个沿自转轴方向附加偏心质量的二自由度陀螺仪,具有陀螺仪和摆的双重特性,是一种利用陀螺力矩进行反馈的摆式加速度计。摆式积分陀螺加速度计在理想设计状态具有线性度好的特点,但是由于制造误差的存在及材料不均匀性的缺陷,使得实际生产的仪表具有一定非线性度,存在以二次项误差为主的非线性误差项。本文以抑制摆式积分陀螺加速度计二次项误差为目标,研究引起二次项误差的主要因素——浮子组件惯量积精确测试方法。通过精确测量惯量积并进行结构优化调整来减小摆式积分陀螺加速度计的二次项误差。针对惯量积量级小(10-9~10-8kg·m2),常规手段测试难度大,本文采用旋转浮子组件激发惯量积产生离心力矩的方法,通过再平衡回路使浮子组件处于平衡状态,根据再平衡回路电流的大小得到浮子组件惯量积产生的离心力矩的大小,从而准确测得惯量积大小。本文重点介绍了再平衡回路硬件电路和软件设计。硬件电路设计包括信号预处理电路、数字控制电路和力矩电流发生器电路,其中力矩电流发生器中设计了高精度、大电流的恒流源和对称性良好的H开关。软件设计介绍了系统软件整体流程,并为再平衡回路设计了增量式PID控制器。仿真结果表明:所设计的再平衡回路不仅能提供足够的力矩电流使浮子组件始终处于零位附近,而且系统响应快,过渡过程比较平稳,输出的力矩电流能正确反映惯量积产生的离心力矩。最后,通过对两种惯量积测试方案的比较,选择最优的测试方案,选用大力矩器和小力矩器同时加矩的方案对惯量积进行测试。通过电路测试结果可知,力矩电流发生器的零偏电流较小,力矩电流的线性度和对称性较好,能够满足惯量积测试的要求。
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