惯性导航第四章.ppt

惯性导航系统 * 惯性导航系统 * 第四章 惯性平台 概述 单轴惯性平台原理 三轴陀螺稳定平台 * 惯性导航系统 * 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 * 惯性导航系统 * 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 * 惯性导航系统 * 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 * 惯性导航系统 * 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。 * 惯性导航系统 * 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 * 惯性导航系统 * 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。 * 惯性导航系统 * 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。 * 惯性导航系统 * 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。 * 惯性导航系统 * 第三节 三轴陀螺稳定平台 * 惯性导航系统 * 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)0o航向，(b)90o航向，(c)任意航向 * 惯性导航系统 * 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） * 惯性导航系统 * 陀螺稳定平台-----三轴陀螺稳定平台（三） 稳定信号分配器基本原理（二） 旋转变压器转子中的合成磁场为： 合成磁场和转子绕组I的夹角为： * 惯性导航系统 * 1、方位环、俯仰环和横滚环组成。 2、方位稳定轴、横向稳定轴和纵向稳定轴 3、两个陀螺轴的安装关系。 4、方位稳定系统：陀螺2外环轴上的信号器、放大器、方位稳定电机组成 5、纵向稳定系统：陀螺2内环轴上的信号器、放大器、信号分配器、纵向稳定电机组成 6、横向稳定系统：陀螺1内环轴上的信号器、放大器、信号分配器、横向稳定电机组成 * 惯性导航系统 * 1、陀螺2内环轴上有干扰力矩，陀螺绕外环轴漂移，自转轴在空间的方位变化，方位稳定系统作用，平台跟踪漂移。 2、陀螺1内环轴上有干扰力矩，陀螺绕外环轴漂移，平台受陀螺2控制，平台不跟踪陀螺1漂移，陀螺1与平台方位发生。 陀螺1外环轴上信号器感受陀螺绕外环轴的漂移并输出信号，加给陀螺1内环轴上力矩器，使陀螺1绕外环轴进动，消除陀螺1绕平台的漂移。 * 惯性导航系统 * 1、当陀螺2由于内环轴上的干扰力矩而引起他绕外环轴漂移，陀螺1外环轴上的信号器有信号输出，此信号送到陀螺