發(fā)布時間：2020-03-30 20:02

【摘要】：慣性導(dǎo)航因具有自主性強(qiáng)、隱蔽性好、無環(huán)境限制的優(yōu)點(diǎn)而在軍事領(lǐng)域有著重要的地位。對于慣性制導(dǎo)的中遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈,一般說來其命中精度很大程度上取決于慣性系統(tǒng)的精度,而慣性系統(tǒng)的精度在很大程度上取決于慣性儀表(陀螺儀和加速度計)的精度。由于工藝、材料、電子技術(shù)的限制,從儀表本身來提高其絕對精度難度很大,且無論采用什么技術(shù),都不可能完全消除慣性儀表的誤差,因此研究慣性儀表的測試技術(shù)成為提高其精度的一個重要方面,可以說慣性儀表的精度與測試技術(shù)息息相關(guān)。我國開展慣性儀表的測試研究時間較晚,尤其是對非線性誤差項和動態(tài)誤差項的的研究不夠深入,使得導(dǎo)航系統(tǒng)沒能伴隨著速度、加速度、振動的綜合環(huán)境變化而給出相應(yīng)變化,制約了慣性測量系統(tǒng)使用精度的提高,因此急需開展相應(yīng)測試方法的深入研究。針對目前國內(nèi)對慣性儀表測試技術(shù)的研究不夠充分的現(xiàn)狀,本文深入研究了陀螺儀非線性誤差二次項系數(shù)的振動測試方法。機(jī)械誤差和控制誤差的存在使得振動臺的輸出誤差不可避免,為減輕測試設(shè)備(振動臺)的輸出誤差對被測對象(陀螺儀)的測試精度的不良影響,本文基于對振動臺機(jī)械結(jié)構(gòu)和實(shí)測數(shù)據(jù)的分析建立了振動臺輸出誤差模型,利用建立的輸出誤差模型分析振動臺誤差對陀螺儀測試的影響,為提高測試精度提出了對振動臺誤差的補(bǔ)償方法。誤差補(bǔ)償方法能顯著提高陀螺儀的測試精度,但由于目前設(shè)備條件的限制,無法實(shí)現(xiàn)對所有誤差的測量并補(bǔ)償。為了在目前有限的條件下盡可能提高陀螺儀測試精度,本文提出了基于非線性參數(shù)模型的陀螺儀非線性系數(shù)與振動臺輸出誤差同步估計、優(yōu)化算法,該方法能在現(xiàn)有條件下實(shí)現(xiàn)對陀螺儀測試精度的顯著提高,具有重要的實(shí)際意義和實(shí)踐價值。論文的主要內(nèi)容和研究成果如下:基于對振動臺理想輸出條件下的陀螺儀二次項系數(shù)測試方法進(jìn)行了研究分析,通過對測試設(shè)備、被測對象、測試方法的了解與探索,深入研究了線振動條件下陀螺儀非線性誤差二次項系數(shù)的測試方法,包括有非瞬時采樣的整周期積分平均法以及瞬時采樣方法的諧波分析法和最小二乘最大似然估計法,給出了這三種方法的詳細(xì)測試流程,最后通過數(shù)據(jù)仿真對三種測試方法進(jìn)行驗(yàn)證,給出了三種測試方法的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用中的選擇條件。通過對振動臺各誤差源的分析,建立了振動臺輸出誤差與內(nèi)部誤差源之間關(guān)系的輸出誤差機(jī)理模型。由于部分誤差源在測量上存在困難,又通過對振動臺輸出誤差機(jī)理模型的分析歸納,經(jīng)由實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證,得到振動臺輸出誤差的數(shù)學(xué)模型,該數(shù)學(xué)模型被用于分析振動臺輸出誤差對陀螺儀測試方法的影響。以振動臺輸出加速度誤差模型和輸出角速度誤差模型為基礎(chǔ),研究振動臺誤差對陀螺儀測試方法的影響,并求得陀螺儀非線性誤差的改良補(bǔ)償估計算法。該補(bǔ)償方法能有效提高測試結(jié)果的精度,減小誤差帶來的不良影響。受設(shè)備條件限制,對振動臺誤差進(jìn)行全補(bǔ)償在目前的工程實(shí)踐情況下無法實(shí)現(xiàn),為了在現(xiàn)有條件下盡可能提高對陀螺儀的測試精度,建立受振動臺誤差影響下的陀螺儀輸出非線性參數(shù)模型,并采用最小二乘迭代的同步估計優(yōu)化方法,即同時對待測參數(shù)和未測量誤差的估計值進(jìn)行迭代尋優(yōu)。仿真結(jié)果顯示,非線性參數(shù)模型法顯著提高了陀螺儀非線性誤差的估計精度。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TJ765.3

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本文編號：2607993