动力调谐陀螺仪设计与制造PDF电子书下载

1 动力调谐陀螺仪工作原理与误差分析 1

1.1 动力调谐陀螺仪的特点 1

1.2 动力调谐陀螺仪的结构 1

1.3 平衡环及动力调谐 2

1.3.1 平衡环扭摆运动 2

1.3.2 平衡环负弹性力矩 5

1.3.3 动力调谐 6

1.4 动力调谐陀螺仪的运动方程 8

1.4.1 欧拉动力学方程 8

1.4.2 陀螺转子的角速度 9

1.4.3 作用于陀螺转子的外力矩 9

1.4.5 壳体转动进动力调谐螺仪的运动方程 11

1.4.4 壳体静止时动力调谐螺仪的运动方程 11

1.5 动力调谐陀螺仪的运动分析 12

1.5.1 陀尖运动轨迹图 12

1.5.2 运动规律及陀尖运动轨迹方程 13

1.5.3 陀尖运动轨迹的测定及分析 17

1.6 动力调谐陀螺仪的误差分析 17

1.6.1 自转轴角偏移引起的漂移误差 17

1.6.2 驱动轴具有2倍旋转频率的角振动引起的漂移误差 19

1.6.3 陀螺转子及平衡环的质心偏移引起的漂移误差 20

1.6.4 不等弹性引起的漂移误差 24

1.6.5 双平衡环消除2倍频角振动误差的原理 26

小结 28

思考题 28

2.1 动力调谐陀螺仪的设计原则 29

2.1.1 工作于平台状态的动力调谐陀螺仪 29

2 动力调谐陀螺仪的总体设计 29

2.1.2 工作于捷联状态的动力调谐陀螺仪 30

2.2 动力调谐陀螺仪的结构及布局 30

2.2.1 结构特点 30

2.2.2 总体布局 31

2.3 动力调谐陀螺仪的平衡 32

2.3.1 陀螺仪不平衡的影响 32

2.3.2 陀螺仪平衡的要求 32

2.3.3 考虑平衡时陀螺仪结构设计应遵循的原则 32

2.3.4 陀螺仪平衡的方法 33

2.4 温控、抽真空及密封等设计 34

2.4.1 温控 34

2.4.5 轴承 35

2.4.4 屏蔽 35

2.4.3 密封 35

2.4.2 抽真空 35

2.4.6 驱动电机 36

2.4.7 限动装置 37

2.5 动力调谐陀螺仪总体设计举例 37

2.5.1 技术指标 37

2.5.2 误差分配 38

2.5.3 参数计算 38

2.5.4 总漂移误差验算 41

小结 42

思考题 43

3 挠性支承 44

3.1 概述 44

3.2 单平衡环挠性接头设计 44

3.2.1 结构类型 44

3.2.2 调谐设计计算 49

3.2.3 刚度计算 52

3.2.4 承载能力及质量指标 56

3.2.5 有限元分析 57

3.3 多平衡环挠性接头设计 60

3.3.1 结构类型 60

3.3.2 调谐设计计算 66

3.3.3 刚度计算 67

3.4 挠性接头材料 71

3.4.1 对挠性接头材料的要求 71

3.4.2 几种常用的挠性接头材料 71

3.5 挠性支承设计步骤及设计举例 76

3.5.1 设计步骤 76

3.5.2 设计举例 77

小结 78

思考题 79

4 信号器 80

4.1 概述 80

4.1.1 对信号器的要求 80

4.1.2 信号器的类型 81

4.2 电感信号器的工作原理及特点 81

4.2.1 单个电感信号器的工作原理 81

4.2.2 差动式电感信号器的工作原理 84

4.2.3 差动式电感信号器的特点 88

4.3 电感信号器的误差分析及误差补偿 89

4.3.1 陀螺转子端面跳动引起的误差及其补偿 89

4.3.2 陀螺转子端面跳动引起的误差及其补偿 89

4.3.3 电感信号器引起的误差及其补偿 92

4.4.1 技术条件的确定 94

4.4 电感信号器的设计 94

4.4.2 设计步骤 95

4.5 信号器的设计举例 99

4.5.1 技术指标 99

4.5.2 设计步骤 100

4.6 电磁吸力矩的优化设计 101

4.6.1 优化设计的数学模型 102

4.6.2 优化设计方法及程序框图 103

4.6.3 优化结果 105

小结 106

思考题 107

5 力矩器 107

5.1 概述 107

5.1.1 对力矩器要求 107

5.1.2 力矩器的类型 108

5.2 动铁式双轴力矩器的结构、原理及特点 109

5.2.1 双铁式双轴力矩器的结构 109

5.2.2 动铁式双轴力矩器的工作原理 110

5.2.3 力矩公式及力矩系数 110

5.2.4 动铁式双轴力矩器的特点 111

5.3 动铁式双轴力矩器的误差及其补偿 112

5.3.1 力矩系数不稳定引起的误差及其补偿 112

5.3.2 输出特性非线性和不对称引起的误差及其补偿 115

5.3.3 零位力矩引起的误差及其补偿 115

5.4 动铁式双轴力矩器的设计 116

5.4.1 技术条件的确定 116

5.4.2 主要设计任务 116

5.4.3 设计步骤 116

5.5.2 设计计算 124

5.5.1 技术指标 124

5.5 力矩器的设计举例 124

5.6 电磁力矩器的优化设计 130

5.6.1 优化设计的数学模型 130

5.6.2 优化设计方法 133

5.6.3 优化结果 133

小结 134

思考题 134

6 驱动电机 135

6.1 概述 135

6.2 驱动电机的结构及工作原理 135

6.2.1 磁滞同步电机的结构及工作原理 135

6.2.2 达松伐尔型永磁同步电机的结构及工作原理 136

6.3 电磁设计 137

6.2.3 磁滞同步电机与达松伐尔型永磁同步电机的比较 137

6.3.1 电枢绕组形式、换向电路及控制电路的选择 138

6.3.2 永磁材料的选择 139

6.3.3 磁负荷、电负荷、电枢直径、电枢长度的选择及确定 141

6.3.4 永磁体结构尺寸及外磁路系统结构尺寸的确定 143

6.3.5 永磁体工作图的绘制及最佳工作点的确定 145

6.3.6 电枢绕组参数的计算 147

6.3.7 主要技术指标的核算 149

6.4 控制电路设计 152

6.4.1 脉冲调幅锁相稳速电路 152

6.4.2 脉冲调宽锁相稳速电路 165

6.5 驱动电机的设计举例 170

6.5.1 主要技术指标 170

6.5.2 总体结构设计 170

6.5.3 磁路计算 171

6.5.4 电路计算 173

6.5.5 主要技术指标的核算 174

小结 176

思考题 176

7 再平衡回路 177

7.1 概述 177

7.2 全解耦理论及方法 178

7.2.1 再平衡回路的耦合及解耦 178

7.2.2 全解耦的实现方法 180

7.3 模拟再平衡回路设计 182

7.3.1 信号预处理电路设计 183

7.3.2 系统校正网络设计 186

7.3.3 控制解耦网络设计 187

7.3.4 功率放大电路设计 188

7.4 脉冲再平衡回路设计 189

7.4.1 脉冲再平衡回路的加矩方式 189

7.4.2 二元调宽脉冲再平衡回路的组成及原理 192

7.4.3 二元调宽脉冲再平衡回路的设计准则 193

7.4.4 数字控制逻辑电路的原理及设计 195

小结 203

思考题 204

8 典型零部件加工与稳定性处理 205

8.1 概述 205

8.2 挠性接头的加工及热处理 205

8.2.1 主要技术要求 205

8.2.2 挠性接头的加工 206

8.2.3 挠性接头的稳定处理 211

8.3.1 陶瓷骨架的加工特性 214

8.3 陶瓷骨架的加工 214

8.3.2 陶瓷骨架的加工方法 215

8.3.3 陶瓷骨架的检验 218

8.4 磁钢环的加工及稳磁处理 218

8.4.1 磁钢环的加工特性 218

8.4.2 磁钢环的加工方法 218

8.4.3 磁钢环的稳磁处理 220

小结 221

思考题 221

9.2 驱动轴轴承的装配及电机工作特性测试 222

9.2.1 装配环境及零部件清洗 222

9.2.2 轴承的检查及配对 222

9.1 概述 222

9 动力调谐陀螺仪的装配、调试与参数测定 222

9.2.3 轴承的配合、润滑及预载力 223

9.2.4 轴承预跑合及电机工作特性测试 224

9.3 信号器、力矩器的装配 224

9.4 陀螺器飞轮及挠性接头的安装 225

9.5 平衡 226

9.5.1 动平衡 226

9.5.2 纯力偶平衡 227

9.5.3 静平衡 228

9.6 动力调谐及刚度中心的调整 229

9.6.1 动力调谐的调整方法 229

9.6.2 陀螺仪刚度中心调整 230

9.8.1 抽真空 231

9.7.2 陀螺仪正交漂移系数的调整 231

9.8 真空与密封 231

9.7.1 陀螺仪常值漂移系数的调整 231

9.7 陀螺仪常值漂移系数及正交漂移系数的调整 231

9.8.2 密封 232

9.9 陀螺仪时间常数及品质因数的测定 232

9.9.1 陀螺仪时间常数的测定 232

9.9.2 陀螺仪品质因数的测定 233

小结 233

思考题 233

10 动力调谐陀螺仪的测试与试验 234

10.1 概述 234

10.1.1 试验的目的及项目 234

10.1.2 漂移的定义及类型 234

10.1.3 漂移模型 235

10.2.1 力矩反馈法漂移测试的原理 237

10.2 力矩反馈法漂移测试 237

10.2.2 固定位置测试法 238

10.2.3 八位置测试法 239

10.3 伺服法漂测试 242

10.3.1 伺服法漂移测试的原理 242

10.3.2 单轴伺服试验 243

10.3.3 双轴伺服试验 245

10.4 环境试验 247

10.4.1 振动试验 248

10.4.2 颠震试验 248

10.4.3 高温试验 248

10.4.4 低温试验 248

10.4.5 运输试验 248

小结 248

思考题 249

参考文献 250