基于離心機的慣性儀表測試方法研究與誤差分析.pdf

1、精密離心機是一種重要的高過載條件下的慣導(dǎo)測試設(shè)備，它可以為慣性儀表提供充分的輸入比力，特別是對于慣性儀表高階項誤差模型系數(shù)給予充分的激勵，為精確標(biāo)定慣性儀表誤差模型系數(shù)打下基礎(chǔ)，進而為提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度做出貢獻。但是離心機在標(biāo)定慣性儀表過程中，離心機誤差對于誤差模型系數(shù)的標(biāo)定精度存在影響，且這種影響相對某些高階項誤差模型系數(shù)的標(biāo)定往往較大，因此，在研究應(yīng)用離心機對慣性儀表標(biāo)定的同時需要考慮離心機誤差對于標(biāo)定結(jié)果的影響。
　　本課題

2、來源于哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間控制與慣性技術(shù)研究中心為“137工程”自主研制的JML-1型大臂式精密離心機，其技術(shù)指標(biāo)處于國際領(lǐng)先。在該離心機成功研制的基礎(chǔ)上，在國內(nèi)首次開展了陀螺加速度計離心機標(biāo)定試驗，成功分離了二次項以及交叉二次項系數(shù)。并在該設(shè)備上進行了慣性儀表的標(biāo)定方法研究，主要研究陀螺加速度計，石英加速度計（含慣性組合中的加速度計）以及單自由度陀螺儀等的高階項誤差模型系數(shù)的標(biāo)定方法，并分析各離心機誤差對于誤差模型系數(shù)標(biāo)定精度的影響，從

3、而為提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度做出貢獻。論文主要研究的內(nèi)容如下：
　　以JML-I型離心機標(biāo)定加速度計作為研究對象，針對JML-I型離心機各環(huán)節(jié)的誤差源進行了分析，提出了研究離心機總不確定度的過程就是分析離心機誤差并加以綜合的觀點，基于此全面分析了離心機在提供向心加速度過程中可能影響慣性儀表獲得的輸入比力的內(nèi)、外部誤差源，分別給出了各誤差單獨作用下對于加速度計輸入加速度的影響。利用齊次變換將這些誤差進行傳遞，得出了誤差影響下實際作用于加速

4、度計各軸的輸入比力，為研究測試方法以及通過誤差補償提高慣性儀表標(biāo)定精度打下基礎(chǔ)。
　　研究了陀螺加速度計的二次項誤差模型系數(shù)在 JML-I型離心機上標(biāo)定的方法和相關(guān)誤差分析。以某型號陀螺加速度計離心機試驗為背景，根據(jù)陀螺加速度計相關(guān)的動力學(xué)方程得出了完整的陀螺加速度計誤差的標(biāo)定模型，并且對此誤差模型進行工程意義的逐項簡化，分別推導(dǎo)出了包含離心機誤差源的離心機單軸、雙軸以及交叉二次項試驗用誤差模型。利用 JML-I型離心機反轉(zhuǎn)平臺的

5、兩種工作模式分別對于陀螺加速度計 K2項誤差模型系數(shù)進行標(biāo)定，并且進行誤差補償。通過重復(fù)性試驗給出了標(biāo)定結(jié)果，滿足了標(biāo)定精度，從而驗證了測試方法的有效性。同時還討論了陀螺加速度計交叉二次項系數(shù)的離心機標(biāo)定方法，分析了交叉二次項誤差模型系數(shù)的產(chǎn)生機理，根據(jù)含交叉二次項的陀螺加速度計誤差模型的特點以及對于離心機誤差的影響分析設(shè)計了測試方法，成功標(biāo)定了加速度計的交叉二次項，根據(jù)與二次項系數(shù)標(biāo)定精度的對比以及誤差分析驗證了該測試方法的有效性。<

6、br>　　研究了石英加速度計在離心機上的標(biāo)定方法，結(jié)合推導(dǎo)出的石英加速度計的誤差模型以及離心機誤差分析計算所得的加速度計各軸上精確的輸入比力，在考慮離心機誤差的情況下對于單一加速度計和慣性組合中的3個加速度計誤差模型系數(shù)分別設(shè)計了標(biāo)定方法，給出了相應(yīng)的測試方法。應(yīng)用仿真給出了標(biāo)定結(jié)果驗證了方法的有效性，同時結(jié)合給定的離心機誤差項允差計算各誤差項對于加速度計高次項系數(shù)標(biāo)定誤差的影響大小，為實際試驗時進行誤差補償以提高標(biāo)定精度打下基礎(chǔ)。