第3章 姿态测量系统 惯性导航.ppt

第三章 姿 态 测 量 系 统 3.1 地平仪的工作原理 一 测量原理 地平仪主要任务：在飞机上模拟一个人工水平面。 自转轴垂直水平面时 ，圆盘水平，滚珠在圆盘 槽内等速转动。 自转轴偏转时，滚珠 前后半周停留时间不同， 平均力矩不等于零，此力 矩使自转轴向地垂线进动。 五极点液体摆利用导 电液与电极接触面积多少 来改变电极电路的电阻值 。修正器利用五极点液体 电门，可实现对纵向和横 向的复合控制，其中一对 极点用来控制横向修正， 另一对极点用来控制纵向 修正。 作业： 1.地平仪的工作原理 2.地平仪修正系统的种类、工作原理 电子信息工程学院 惯性导航原理 中国民航大学电子信息工程学院 崔 铭 3.2 直读地平仪 3.1 地平仪的工作原理 1 基本思想：模拟一条当地地垂线。 2 方法：通过摆受地心引力作用，其作用力指向地心并垂直地球 表面的特点，来测量地垂线。 二 基本组成 三自由度陀螺和摆式地垂修正器相互配合来模拟垂线。 1 摆式地垂修正器 包括敏感元件和执行元件。敏感元件测量地垂线方向；执行元件控制陀螺进动。 2 控制机构 分为摆的控制机构和陀螺的控制机构。飞机有加速度时，摆的控制机构可以自动断开摆对陀螺的修正，避免地平仪产生误差；陀螺控制机构可以保持陀螺三轴相互垂直，或在地面时将陀螺上锁。 三 地平仪修正系统 1 定义：由敏感元件和力矩器组成的系统，能够使偏离地垂线的陀螺转子返回到地垂线上来。 2 修正系统分类（按敏感元件分）：常值式、比例式、复合式 1）常值式—水银摆：敏感元件的输出电流与偏角的大小无关只是它的正负取决于偏角的方向。可以利用水银摆来实现。 常值修正 敏感元件的输出电流与偏角的大小无关只是它的正负取决于偏角的方向，可以利用水银摆来实现。 常值修正 2）比例式—滚珠修正：修正力矩正比于陀螺转子轴的偏角。 3）复合式—液体摆：敏感元件输出的电流，偏角较小时与之成比；偏角大于一定值后则保持一个不变的常值。 3.修正系统力矩产生器 目前使用的修正系统力矩产生器有修正线圈筒和修正电 动机（也叫力矩马达）。此外，还有钢珠修正器。 修正线圈筒原理结构 修正电机由转子和定子组成，有两组控制线圈，一组激磁线圈。输出力矩方向取决于哪一组控制线圈中的电流大。 修正电机结构 四 修正系统基本工作原理 陀螺转子轴偏转时 液体摆内的气泡移动 改变控制电路的电流分配比例 使电路电流增大 线圈筒内铁芯移动 修正线圈筒重心移动 产生修正力矩 陀螺进动 自转轴回到地垂线方向。 陀螺自转轴偏离地垂线位置的原因： 1.陀螺仪内外轴承上的摩擦力矩和不平衡力矩； 2.地球自转； 3.飞机的飞行速度； 4.飞机的机动飞行（加、减速，盘旋，转弯等）。 3.2 直读地平仪 三自由度陀螺的内框轴与飞机纵轴方向一致，外框轴与飞机的横轴方向一致 地平仪的上锁机构用来锁定陀螺的内外框 两个修正线圈筒固定在陀螺房上面 电子信息工程学院