發(fā)布時(shí)間：2020-03-30 20:02

【摘要】：慣性導(dǎo)航因具有自主性強(qiáng)、隱蔽性好、無(wú)環(huán)境限制的優(yōu)點(diǎn)而在軍事領(lǐng)域有著重要的地位。對(duì)于慣性制導(dǎo)的中遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈,一般說(shuō)來(lái)其命中精度很大程度上取決于慣性系統(tǒng)的精度,而慣性系統(tǒng)的精度在很大程度上取決于慣性?xún)x表(陀螺儀和加速度計(jì))的精度。由于工藝、材料、電子技術(shù)的限制,從儀表本身來(lái)提高其絕對(duì)精度難度很大,且無(wú)論采用什么技術(shù),都不可能完全消除慣性?xún)x表的誤差,因此研究慣性?xún)x表的測(cè)試技術(shù)成為提高其精度的一個(gè)重要方面,可以說(shuō)慣性?xún)x表的精度與測(cè)試技術(shù)息息相關(guān)。我國(guó)開(kāi)展慣性?xún)x表的測(cè)試研究時(shí)間較晚,尤其是對(duì)非線性誤差項(xiàng)和動(dòng)態(tài)誤差項(xiàng)的的研究不夠深入,使得導(dǎo)航系統(tǒng)沒(méi)能伴隨著速度、加速度、振動(dòng)的綜合環(huán)境變化而給出相應(yīng)變化,制約了慣性測(cè)量系統(tǒng)使用精度的提高,因此急需開(kāi)展相應(yīng)測(cè)試方法的深入研究。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)對(duì)慣性?xún)x表測(cè)試技術(shù)的研究不夠充分的現(xiàn)狀,本文深入研究了陀螺儀非線性誤差二次項(xiàng)系數(shù)的振動(dòng)測(cè)試方法。機(jī)械誤差和控制誤差的存在使得振動(dòng)臺(tái)的輸出誤差不可避免,為減輕測(cè)試設(shè)備(振動(dòng)臺(tái))的輸出誤差對(duì)被測(cè)對(duì)象(陀螺儀)的測(cè)試精度的不良影響,本文基于對(duì)振動(dòng)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析建立了振動(dòng)臺(tái)輸出誤差模型,利用建立的輸出誤差模型分析振動(dòng)臺(tái)誤差對(duì)陀螺儀測(cè)試的影響,為提高測(cè)試精度提出了對(duì)振動(dòng)臺(tái)誤差的補(bǔ)償方法。誤差補(bǔ)償方法能顯著提高陀螺儀的測(cè)試精度,但由于目前設(shè)備條件的限制,無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)所有誤差的測(cè)量并補(bǔ)償。為了在目前有限的條件下盡可能提高陀螺儀測(cè)試精度,本文提出了基于非線性參數(shù)模型的陀螺儀非線性系數(shù)與振動(dòng)臺(tái)輸出誤差同步估計(jì)、優(yōu)化算法,該方法能在現(xiàn)有條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)陀螺儀測(cè)試精度的顯著提高,具有重要的實(shí)際意義和實(shí)踐價(jià)值。論文的主要內(nèi)容和研究成果如下:基于對(duì)振動(dòng)臺(tái)理想輸出條件下的陀螺儀二次項(xiàng)系數(shù)測(cè)試方法進(jìn)行了研究分析,通過(guò)對(duì)測(cè)試設(shè)備、被測(cè)對(duì)象、測(cè)試方法的了解與探索,深入研究了線振動(dòng)條件下陀螺儀非線性誤差二次項(xiàng)系數(shù)的測(cè)試方法,包括有非瞬時(shí)采樣的整周期積分平均法以及瞬時(shí)采樣方法的諧波分析法和最小二乘最大似然估計(jì)法,給出了這三種方法的詳細(xì)測(cè)試流程,最后通過(guò)數(shù)據(jù)仿真對(duì)三種測(cè)試方法進(jìn)行驗(yàn)證,給出了三種測(cè)試方法的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用中的選擇條件。通過(guò)對(duì)振動(dòng)臺(tái)各誤差源的分析,建立了振動(dòng)臺(tái)輸出誤差與內(nèi)部誤差源之間關(guān)系的輸出誤差機(jī)理模型。由于部分誤差源在測(cè)量上存在困難,又通過(guò)對(duì)振動(dòng)臺(tái)輸出誤差機(jī)理模型的分析歸納,經(jīng)由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證,得到振動(dòng)臺(tái)輸出誤差的數(shù)學(xué)模型,該數(shù)學(xué)模型被用于分析振動(dòng)臺(tái)輸出誤差對(duì)陀螺儀測(cè)試方法的影響。以振動(dòng)臺(tái)輸出加速度誤差模型和輸出角速度誤差模型為基礎(chǔ),研究振動(dòng)臺(tái)誤差對(duì)陀螺儀測(cè)試方法的影響,并求得陀螺儀非線性誤差的改良補(bǔ)償估計(jì)算法。該補(bǔ)償方法能有效提高測(cè)試結(jié)果的精度,減小誤差帶來(lái)的不良影響。受設(shè)備條件限制,對(duì)振動(dòng)臺(tái)誤差進(jìn)行全補(bǔ)償在目前的工程實(shí)踐情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn),為了在現(xiàn)有條件下盡可能提高對(duì)陀螺儀的測(cè)試精度,建立受振動(dòng)臺(tái)誤差影響下的陀螺儀輸出非線性參數(shù)模型,并采用最小二乘迭代的同步估計(jì)優(yōu)化方法,即同時(shí)對(duì)待測(cè)參數(shù)和未測(cè)量誤差的估計(jì)值進(jìn)行迭代尋優(yōu)。仿真結(jié)果顯示,非線性參數(shù)模型法顯著提高了陀螺儀非線性誤差的估計(jì)精度。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TJ765.3

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本文編號(hào)：2607993