惯性导航第四章讲解.ppt

2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 1 第四章 惯性平台 1. 概述 2. 单轴惯性平台原理 3. 三轴陀螺稳定平台 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 2 第一节 概述 ? 定义 利用陀螺特性直接或间接地使某一物体相对地球或惯性空间保持给 定的或按给定规律改变起始位置的一种陀螺装置。 ? 作用 为加速度计提供安装基准和测量基准 ? 航空惯性平台 ? 保持与水平面平行，方位指北或与北向有一已知夹角 ? 需要抵抗干扰保持空间方位稳定；按照指令使平台相对惯性空间转 动以跟踪水平面和地理北向 – 几何稳定状态：相对惯性空间保持方位稳定 – 空间积分工作状态：在指令角速度控制下，平台相对惯性空间以给定规 律转动的工作状态 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 3 陀螺稳定平台 ----- 概述 ? 分类 ? 按稳定轴数目：单轴、双轴、三轴陀螺稳定平台 ? 按工作原理分：直接、动力、间接陀螺稳定平台 ? 特点 可承受较大的干扰力矩，精确测量输出角度 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 4 第二节 单轴惯性平台原理 直接陀螺稳定器 利用 陀螺力矩 抵消干扰力矩 缺点： ? 长时间受到方向不变的干扰 力矩作用时，陀螺将失去稳 定性 ? 体积和重量大 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 5 陀螺稳定平台 ----- 单轴陀螺稳定平台 二自由度陀螺组成的动力陀螺稳定器 利用 陀螺力矩 和 稳定电机力矩 共 同抵消干扰力矩 特点： 1 、保持进动角很小，系统需要 很大的放大系数。 2 、干扰力矩消失后，稳定力矩 起到恢复力矩的作用。 3 、内环轴上有干扰力矩时，将 造成平台轴的漂移误差。 4 、内环轴上加修正力矩，使平 台按照指定规律运动。 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 6 陀螺稳定平台 ----- 单轴陀螺稳定平台 三自由度陀螺组成的动力陀螺稳定器 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 7 陀螺稳定平台 ----- 单轴陀螺稳定平台 间接陀螺稳定器 利用 稳定电机力矩 抵消干扰力矩 特点： 1 、保持进动角很小，系统需要 很大的放大系数。 2 、基座轴承和减速器的摩擦力 据，带动平台偏离原来的方位。 3 、内环轴上有干扰力矩时，将 造成平台轴的漂移误差。 4 、内环轴上加修正力矩，使平 台按照指定规律运动。 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 8 第三节 三轴陀螺稳定平台 三轴陀螺稳定平台具有三个稳定轴和三套稳定系 统。三套稳定系统分别承受作用在平台三个稳定轴上 的干扰力矩，所以平台能够在干扰力矩的作用下，相 对惯性空间稳定。 如果在平台中增加水平修正和方位修正系统，就 可以使平台不但跟踪地平面，而且跟踪子午线，做到 相对地球保持稳定。用来测量飞机的俯仰角、倾斜角 和航向角，并把信号送给飞机的其他设备。 高精度的三轴陀螺稳定平台是用来在飞机上建立 一个精确的导航坐标系，并把加速度计稳定在所需要 的方位上工作，是惯性导航系统的主要基础部件。 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 9 三轴陀螺稳定平台 - 平台基本组成 1 、三环：横滚环、俯仰环、方位环组成。 2 、三轴：纵向稳定轴，横向稳定轴和方位稳定轴。 3 、三个二自由度陀螺安装位置 4 、纵稳定系统组成：陀螺 1 、信号器、稳定信号放大器、 放大器、纵向稳定电机。 5 、横向稳定系统：陀螺 2 、信号器、稳定信号放大器、 放大器、横向稳定电机。 6 、方位稳定系统：陀螺 3 、信号器、放大器、方位稳定 电机。 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 10 第三节 三轴陀螺稳定平台 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 11 陀螺稳定平台 ----- 三轴陀螺稳定平台（一） 没有信号分配器时航向改变对两个水平稳定系统的影响 (a)0 o 航向， (b)90 o 航向， (c) 任意航向 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 12 陀螺稳定平台 ----- 三轴陀螺稳定平台（二） 稳定信号分配器基本原理（一） 2019 年 1 月 14 日 惯性导航系统 13