第1章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.1.1环形激光陀螺的应用 1
1.1.2环形激光陀螺原理及发展 2
1.1.3环形激光陀螺工作方式及机械抖动的作用 5
1.1.4抖动耦合误差 6
1.2国内外抖动耦合误差研究状况 8
1.2.1国外研究情况 8
1.2.2国内研究现状 9
1.2.3主要研究工具及方法 10
1.3本书的主要内容、组织框架和主要贡献 10
1.3.1本书的主要内容与组织结构 10
1.3.2主要贡献 12
第2章 激光陀螺及IMU动力学模型 14
2.1机抖激光陀螺表头的动力学模型 14
2.1.1 DRLG表头坐标系约定及基本参数 14
2.1.2 DRLG动力学建模 15
2.1.3 DRLG表头简化三维模型 17
2.2 DRLG表头动力学响应特性仿真分析 18
2.2.1 DRLG表头仿真分析边界条件 18
2.2.2 DRLG表头静刚度仿真分析 18
2.2.3 DRLG表头谐振响应模态仿真分析 20
2.2.4 DRLG表头动力学特性参数验证及分析 21
2.3 DRLG频域特性仿真分析 22
2.3.1 DRLG结构与简化模型 22
2.3.2 DRLG的模态分析 22
2.3.3 DRLG的结构参数对模态的影响 24
2.3.4 DRLG的频域响应特性仿真分析 25
2.3.5 DRLG的抖动控制特性仿真分析 28
2.4 DRLG瞬态特性仿真分析及验证 29
2.4.1正弦抖动信号驱动下激光陀螺瞬态响应 29
2.4.2加入随机信号的正弦信号驱动下激光陀螺瞬态响应 30
2.4.3 DRLG振动特性的实验验证 31
2.5 IMU构成及简化建模 36
2.5.1基于DRLG的IMU的设计要求 36
2.5.2 IMU的主要功能部件及安装模型 37
2.5.3 IMU的有限元模型 38
2.5.4 IMU的坐标系约定 38
2.6 IMU动力学建模 40
2.6.1 IMU的动力学参数约定 40
2.6.2基座圆锥运动建模 41
2.6.3安装变形导致的圆锥运动建模 41
2.6.4激光陀螺抖动导致的圆锥运动建模 42
2.7本章小结 44
第3章 硬捷联IMU抖动耦合误差分析 45
3.1硬捷联方式的结构特点及应用背景 45
3.1.1硬捷联方式的结构特点及其等效模型 45
3.1.2硬捷联方式的应用背景 45
3.2硬捷联方式的耦合激励 46
3.3硬捷联方式在力学环境下误差特性研究 47
3.3.1静态力学作用对DRLG敏感轴的影响分析 47
3.3.2振动激励无谐振响应条件下的影响情况 48
3.3.3振动激励有谐振响应条件下的影响情况 49
3.4基于实模态理论的敏感轴角变形传递函数计算 53
3.5振动激励下IMU圆锥运动分析 55
3.6圆锥误差的定量计算分析 58
3.7 IMU抖动耦合动力学有限元仿真 59
3.7.1 IMU的有限元模型 60
3.7.2激光捷联系统抖动耦合动力学仿真数据分析 61
3.8本章小结 63
第4章 硬捷联IMU抖动耦合误差抑制方法研究 64
4.1硬捷联IMU的DRLG抖动耦合误差分析 64
4.1.1抖动干扰对其他陀螺锁区消除精度影响分析 64
4.1.2抖动干扰对DRLG敏感轴圆锥运动误差的量化分析 65
4.1.3 DRLG抖动耦合对加速度计精度影响分析 69
4.1.4 DRLG安装面不相互垂直抖动耦合误差影响 70
4.2硬捷联IMU外部环境振动耦合误差分析 71
4.2.1抖动能量传递 71
4.2.2系统壳体及其他部件振动特性的耦合误差分析 74
4.2.3安装载体的耦合误差分析 74
4.3硬捷联惯性系统耦合误差抑制方法 75
4.3.1 DRLG敏感轴抖动耦合伪圆锥误差抑制方法 75
4.3.2加速度计抖动耦合误差抑制方法 76
4.3.3惯性系统内部抖动能量传递耦合误差抑制方法 76
4.3.4安装载体的耦合误差抑制方法 79
4.4硬捷联惯性系统耦合误差抑制设计方法 80
4.4.1结构设计流程及准则 80
4.4.2系统总体构成 81
4.4.3主要零件设计及刚度校核 81
4.4.4虚拟样机受迫振动分析 85
4.5硬捷联惯性系统耦合误差抑制设计验证 87
4.5.1抖动耦合误差验证方法 87
4.5.2抖动耦合误差验证结果 87
4.5.3硬捷联系统应用验证 88
4.6本章小结 89
第5章 软捷联IMU抖动耦合误差分析 91
5.1软捷联方式的结构特点及应用背景 91
5.1.1软捷联方式的结构特点及其等效模型 91
5.1.2软捷联方式的应用背景 92
5.2软捷联方式的抖动耦合激励及DRLG敏感轴误差特性研究 92
5.3 IMU及内减振系统等效动力学模型 94
5.3.1软捷联IMU中DRLG的动力学模型分析 94
5.3.2软捷联IMU中加速度计的采样特性分析 96
5.4振动环境条件下软捷联IMU圆锥运动分析 96
5.4.1线振动条件下软捷联IMU圆锥运动分析 96
5.4.2角振动软捷联IMU圆锥运动分析 102
5.5圆锥角运动下激光陀螺捷联惯导系统误差机理研究 109
5.5.1圆锥角振动与激光陀螺抖动相互作用转矩分析 109
5.5.2转矩作用下陀螺抖动轴侧向形变分析 110
5.5.3陀螺抖动轴侧向形变圆锥误差的定量分析 112
5.6本章小结 113
第6章 软捷联抖动耦合误差抑制方法研究 115
6.1 IMU及其减振系统设计要求及原则 115
6.1.1 IMU及其减振系统设计要求 115
6.1.2 IMU及其减振系统设计原则 116
6.1.3 IMU及其减振系统设计流程 116
6.2 IMU圆锥运动抑制方法研究 117
6.2.1 IMU减振布局方案优化分析 117
6.2.2 IMU减振布局特性仿真 118
6.2.3其他IMU耦合圆锥运动误差因素及其抑制方法 124
6.3 DRLG的敏感轴相对偏移误差抑制方法 125
6.3.1 DRLG敏感轴偏移误差抑制方法 125
6.3.2 DRLG敏感轴偏移误差抑制效果分析 126
6.4软捷联抖动耦合抑制方法优化及效果验证 128
6.4.1样机使用背景需求及设计目标 129
6.4.2 IMU及减振系统设计 129
6.4.3高精度样机抖动耦合误差抑制设计验证 132
6.5本章小结 134
第7章 结论与展望 135
7.1全文总结 135
7.2研究展望 136
参考文献 137
后记 141