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2.1.2 陀螺仪定义及分类在线视频

下一节:2.2 知识导授

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2.1.2 陀螺仪定义及分类课程教案、知识点、字幕

大家好

我们今天开始学习

新的一章

陀螺仪基本理论

陀螺仪这个名字

其实大家并不陌生

在“打陀螺”游戏中

人们从不倒的

陀螺玩具身上

得到了无穷乐趣

2010年

在新一代智能手机

的发布会上

乔布斯将“陀螺仪”

的成功应用

作为关键技术

向世人演示

飞机翱翔

舰船航行

火箭上天

都能听到陀螺仪的名字

那么小小的陀螺仪

何来这么大魅力

这一讲我们来一起

认识它

首先

我们要给

陀螺仪下个定义

解决什么是陀螺仪的问题

要给陀螺仪

下一个确定的定义

我们可以先从

它的特征入手

这张图片

显示的是大家熟悉的

打陀螺游戏

和陀螺玩具

那么大家

能从中看出

陀螺仪的特征吗

高速旋转

基于这个高速旋转

的特征

我们就可以

定义陀螺仪为

具有高速旋转转子的装置

而陀螺仪的

英文单词

“Gyroscope”

正是这个含义

它是法国物理学家傅科

在1852年

做出第一个

陀螺仪装置时给出的

既然有这个

高速旋转的特征

那么

我们可以用

一个物理量来描述它

角动量H

和转子的转速成正比

也和它的

转动惯量成正比

转子

通常采用电机驱动

安装在框架上

这样

陀螺转子和

框架能一起绕

框架轴旋转

使陀螺转子

具有垂直转子轴

的一个或

两个自由度

我们来看这张图

图中看到的红色部分

即为陀螺仪的转子

它通过轴和

蓝色的框架相连

蓝色的框架

再通过轴和

绿色的框架相连

最后

通过轴连接到基座

大家看看

这样一来

转子轴相对基座

有几个转动自由度

两个

那么

对这种具有

两个转动自由度的

转子陀螺仪

就称为“二自由度陀螺仪”

各部分分别称为

转子

转子轴

内环

内环轴

外环

外环轴

基座

同样的道理

我们可以

构造出只有一个

转动自由度的

单自由度陀螺仪

各部件

分别称为转子

转子轴

框架

框架轴

基座

随着科技的发展

新型陀螺仪

开始慢慢脱离这个特征

不再有转子结构

但仍被称为陀螺仪

那么

上面给出的定义

就只能理解为

一种狭义的定义

广义的陀螺仪

定义又是什么呢

我们从陀螺仪的

功用再来看一下

从图中可以看出

惯性导航的任务

就是要实时

测量载体的

线运动加速度

和转动的角运动量

再通过计算

获得载体的速度

位置和姿态等参数

而其中角运动量

的测量

是陀螺仪完成的

因此

我们就

可以从测量功能

上给陀螺仪

下一个广义定义

陀螺仪

是测量载体

相对惯性空间角运动的装置

这里的惯性空间

本指绝对静止的空间

但在研究近地面

飞行器导航时

比如导弹

飞机

舰船

可将地心系

当作惯性空间系

而角运动量

可以是角位移

也可以是角速度

基于上面的学习

要对陀螺仪进行分类

方式就很多

我们一般

按以下四种方式分类

按陀螺仪的原理

与用途不同

陀螺仪可以分为

位置陀螺仪

速率陀螺仪

积分陀螺仪

顾名思义

可以看出

它们的输出

分别正比于载体的

角位移

角速度

和角速度的一次积分

按陀螺仪物理机理不同

陀螺仪又可分为

转子陀螺仪

光学陀螺仪

振动陀螺仪

原子陀螺仪等

按转子陀螺仪的

自转轴

相对其基座的

转动自由度数目

可分为

单自由度陀螺仪

二自由度陀螺仪

按对陀螺转子

支撑方式不同

又可分为

滚珠轴承式陀螺仪

气浮陀螺仪

液浮陀螺仪

挠性陀螺仪

静电陀螺仪等

第一代滚珠轴承式陀螺仪

结构简单

但精度低

第二代气浮

液浮式陀螺仪

利用气体或

液体浮力来抵消

或减小陀螺仪

浮子组件的重力

从而

消除支撑轴

上的摩擦力矩

精度提高

但供气

加温结构复杂

第三代挠性陀螺仪

挠性接头

是一种无摩擦的

弹性支承

结构简单

可靠性高

但精度有限

第四代静电陀螺仪

是采用静电

支撑转子的自由陀螺仪

精度高

但抗过载能力有限

随着科技的发展

新原理陀螺仪表

以及陀螺仪表

的应用技术

都在不断深入发展

但高精度

高可靠

小体积

低成本的目标

是不变的

这一讲的内容就到这里

谢谢大家

惯性导航原理课程列表:

第一章 概述

-1.1惯性导航基本概念

--1.1.1 知识导授

--1.1.2 惯性导航基本概念

--1.1.3 小节测试

-1.2惯性导航技术发展史

--1.2 知识导授

--1.2.1 惯性导航技术发展史(一)

--1.2.2 惯性导航技术发展史(二)

--1.2.3 小节测试

-1.3惯性导航常用坐标系

--1.3 知识导授

--1.3.1 惯性坐标系与地球坐标系

--1.3.1 小节测试

--1.3.2 地理坐标系

--1.3.2 小节测试

--1.3.3 弹体坐标系与发射坐标系

--1.3.3 小节测试

-第一章 讨论

第二章 陀螺仪基本理论

-2.1陀螺仪的定义及分类

--2.1.1 知识导授

--2.1.2 陀螺仪定义及分类

--2.1.3 小节测试

-2.2刚体转子陀螺仪的基本特性

--2.2 知识导授

--2.2.1 二自由度陀螺仪基本特性

--2.2.2 单自由度陀螺仪基本特性

--2.2.3 小节测试

-2.3陀螺仪运动方程的建立

--2.3 知识导授

--2.3.1 动静法

--2.3.1 小节测试

--2.3.2 二自由度陀螺仪运动方程

--2.3.2 小节测试

--2.3.3 单自由度陀螺仪运动方程

--2.3.3 小节测试

-2.4陀螺仪运动特性分析

--2.4 知识导授

--2.4.1 二自由度陀螺仪运动特性分析

--2.4.1 小节测试

--2.4.2 单自由度陀螺仪运动特性分析

--2.4.2 小节测试

-第二章 主观题

-第二章 讨论

第三章 惯性仪表陀螺仪

-3.1三浮陀螺仪

--3.1.1 知识导授

--3.1.2 三浮陀螺仪

--3.1.3 小节测试

-3.2静电陀螺仪

--3.2.1 知识导授

--3.2.2 静电陀螺仪

--3.2.3 小节测试

-3.3动力调谐陀螺仪

--3.3.1 知识导授

--3.3.2 动力调谐陀螺仪

--3.3.3 小节测试

-3.4光学陀螺仪

--3.4 知识导授

--3.4.1 sagnace效应

--3.4.1 小节测试

--3.4.2 光纤陀螺仪

--3.4.2 小节测试

--3.4.3 激光陀螺仪

--3.4.3 小节测试

-3.5振动陀螺仪

--3.5.1 知识导授

--3.5.2 振动陀螺仪

--3.5.3 小节测试

-3.6 原子陀螺仪

--3.6.1 知识导授

--3.6.2 原子陀螺仪

--3.6.3 小节测试

-第三章 主观题

-第三章 讨论

第四章 惯性仪表加速度计

-4.1加速度计的测量原理

--4.1.1 知识导授

--4.1.2 加速度计的基本原理

--4.1.3 小节测试

--4.1.4 比力方程

--4.1.5 小节测试

-4.2石英挠性摆式加速度计

--4.2.1 知识导授

--4.2.2 石英挠性摆式加速度计

--4.2.3 小节测试

-4.3陀螺积分加速度计

--4.3.1 知识导授

--4.3.2 陀螺积分加速度计

--4.3.3 小节测试

-第四章 主观题

-第四章 讨论

思政讨论

-思政讨论题

第五章 惯性仪表误差模型及标定

-5.1基本概念

--5.1.1 知识导授

--5.1.2 基本概念

--5.1.3 小节测试

-5.2陀螺仪静态误差模型

--5.2.1 知识导授

--5.2.2 陀螺仪静态误差模型

--5.2.3 小节测试

-5.3加速度计静态误差模型

--5.3.1 知识导授

--5.3.2 加速度计静态误差模型

--5.3.3 小节测试

-5.4惯性仪表误差标定测试

--5.4.1 知识导授

--5.4.2 惯性仪表误差标定测试

--5.4.3 小节测试

-第五章 主观题

第六章 平台式惯导系统

-6.1陀螺稳定平台功能、组成

--6.1.1 知识导授

--6.1.2 陀螺稳定平台功能组成

--6.1.3 小节测试

-6.2陀螺稳定平台工作原理

--6.2.1知识导授

--6.2.2 陀螺稳定平台工作原理

--6.2.3 小节测试

-6.3陀螺稳定平台性能分析

--6.3.1 知识导授

--6.3.2 陀螺稳定平台性能分析

--6.3.3 小节测试

-6.4平台式惯导系统导航原理

--6.4 知识导授

--6.4.1 解析式平台系统

--6.4.1 小节测试

--6.4.2半解析式平台系统

--6.4.2小节测试

-第六章 主观题

第七章 捷联式惯导系统

-7.1捷联式惯导系统工作原理

--7.1.1 知识导授

--7.1.2 捷联式惯导系统工作原理

--7.1.3 小节测试

-7.2 四元数及坐标转换

--7.2.1 知识导授

--7.2.2 四元数及坐标转换

--7.2.3 小节测试

-7.3捷联式惯导系统导航参数解算

--7.3.1 知识导授

--7.3.2 捷联惯导系统导航参数解算

--7.3.3 小节测试

-第七章主观题

-第七章 讨论

2.1.2 陀螺仪定义及分类笔记与讨论

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