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6.1.2 陀螺稳定平台功能组成在线视频

下一节:6.2.1知识导授

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6.1.2 陀螺稳定平台功能组成课程教案、知识点、字幕

大家好

惯性导航系统

是应用惯性仪表构成的惯性测量装置

目前

惯导系统的主要实现方案有

平台式惯导系统和捷联式惯导系统两种

这一讲我们开始学习平台式惯导系统

首先来看它的功能

平台式惯导系统

是由陀螺仪和伺服回路组成的

能承受干扰力矩保持方位稳定的装置

因此

又称为陀螺稳定平台系统

它的主要作用是在运载体内按给定的技术指标

建立一个与运载体的角运动无关的导航坐标系

从而为平台台体上安装的加速度计

提供可靠的测量基准

也为运载体姿态角的测量提供所需的坐标基准

它的基本物理结构是什么样的呢

陀螺稳定平台系统

本身是一个用框架系统悬挂起来的

台体组件

主要是由

台体框架系统

陀螺仪和伺服回路构成

一个典型的三轴陀螺稳定平台台体框架系统

由内到外分别为

平台台体

台体轴

内环

内环轴

外环

外环轴

基座

框架系统支承平台台体

台体随框架绕轴可一定角度转动

由于框架系统为台体提供了空间的转动自由度

因此台体能够与运载体角运动相隔离

是陀螺稳定平台的稳定对象

安装在台体上的陀螺仪

敏感台体相对于惯性空间的角运动

并通过机电元件构成的伺服回路控制平台系统

使平台台体相对惯性空间保持稳定

或按给定规律转动

陀螺稳定平台按结构形式不同

可分为框架平台和浮球平台两类

框架陀螺稳定平台按照平台台体被稳定的轴数

可分为单轴陀螺稳定平台

双轴陀螺稳定平台

三轴陀螺稳定平台

和四环式三轴陀螺稳定平台

单轴陀螺稳定平台系统

仅能把平台台体绕其一个轴

相对惯性空间或当地地垂线稳定

双轴陀螺稳定平台系统

可以把平台台体绕其两个正交轴

相对惯性空间或当地地垂线

稳定在一个平面内

实际上这种双轴陀螺平台系统

是由两套单轴陀螺平台系统所组成

三轴陀螺稳定平台系统

可以把平台台体

绕其三个相互垂直的转轴

相对惯性空间或某一参考坐标系稳定

一般平台式惯性导航系统都是三轴的

需要注意的是

三轴平台不是三个单轴平台的简单叠加

它是有其特殊性的

我们在另一讲会专门讨论

同时要注意的是

台体轴内环轴外环轴不是时时相互正交的

当载体绕内环轴转动时

可以看出台体轴开始趋向于外环轴

当转动到90度时

台体轴与外环轴重合

平台台体失去一个自由度

功能失效

这个现象称为平台的框架锁定

工程应用中

要避免出现平台的框架锁定

因此

三轴陀螺稳定平台

不能实现载体的全姿态飞行

而四环式三轴陀螺平台

它是在三轴陀螺稳定平台的外面

再增加一个附加环和一套伺服系统

可以利用其冗余自由度

来克服框架锁定现象

绕每个轴的转角不受限制

所以

也称为全姿态平台

适用载体作机动大姿态的飞行

浮球平台是利用球体支承

不存在框架结构

从而克服了框架平台的框架锁定现象

适用于载体大姿态机动飞行

按敏感元件陀螺仪的类型不同

也可以将稳定平台分为

单自由度陀螺稳定平台

和二自由度陀螺稳定平台两类

可用作陀螺稳定平台敏感元件的

单自由度陀螺仪有

速率陀螺仪

液浮积分陀螺仪

静压气浮陀螺仪等

这些陀螺仪敏感台体的角运动

并分别输出与台体角速度

台体转角和台体角度积分值

成比例的控制信号

将这些信号分别进行处理后

输给平台相应框架轴的力矩电机

使台体在惯性空间保持稳定

每一个单自由度陀螺仪只有一个敏感轴

因此

一个在空间稳定的三轴陀螺稳定平台

就需要三个单自由度陀螺仪

框架式二自由度陀螺仪

动力调谐陀螺仪等

均可作为平台的敏感元件

二自由度陀螺仪有两个敏感轴

因此

每个陀螺仪能稳定两个平台框架轴

三轴平台采用两个二自由度陀螺仪时

仅利用其三个敏感轴

剩余的一个敏感轴

可作为冗余信息

来提高平台的可靠性

也可以将该轴锁定

以提高另一敏感轴的稳定精度

二自由度陀螺仪是利用其定轴性原理工作的

在理想的

没有干扰的情况下

其自转轴方向在惯性空间保持稳定

当台体因受干扰力矩的作用

而偏离初始位置时

平台台体和陀螺转子轴之间产生相对转动

形成偏差角

利用与该偏差角有关的信号

来控制力矩电机

形成外反馈力矩

二自由度陀螺仪在稳定平台过程中

不产生陀螺力矩

因而不存在内反馈

好

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

6.1.2 陀螺稳定平台功能组成笔记与讨论

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