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6.2.2 陀螺稳定平台工作原理在线视频

下一节:6.3.1 知识导授

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6.2.2 陀螺稳定平台工作原理课程教案、知识点、字幕

大家好

上一讲里我们提到

陀螺稳定平台的框架结构加上控制回路

可以使平台台体相对惯性空间

保持稳定或按给定规律运动

其实它分别对应平台的两种工作状态

即几何稳定状态和空间积分状态

这一讲

我们基于这两种工作状态

学习陀螺稳定平台的工作原理

所谓几何稳定状态

指的是平台台体

不受基座运动和干扰力矩的影响

而能相对惯性空间

保持方位稳定的工作状态

为分析方便

我们以单自由度陀螺仪组成的

单轴稳定平台为例来做具体描述

建立如图所示的一个简易单轴稳定平台

在外力矩作用下

平台台体A可以相对基座B绕自由轴OYp转动

平台轴端装有力矩电机C

将一个单自由度陀螺仪安装在平台台体上

初始安装时

必须使陀螺仪的输入轴OY

和平台的转动轴OYp平行

陀螺仪的输入轴OY

输出轴OX和转子轴OZ三轴正交

并符合右手法则

其中

T S分别代表陀螺仪的力矩器传感器

构造控制回路G

接收陀螺仪传感器S的输出信号U

产生与U成比例的电流信号I到平台力矩电机C

将平台轴陀螺仪回路放大器

及平台轴上力矩电机组成的回路

称为平台的伺服回路或稳定回路

平台转动轴上如果有干扰力矩Md作用

按照牛顿第二定律

则会相应的产生

与Md同向的角加速度角速度

这个时候

陀螺仪就会敏感到这个角速度

在陀螺仪的输出轴OX上产生陀螺力矩

方向符合右手法则

在此陀螺力矩作用下

沿OX轴也会产生角加速度角速度

继而出现转角θ

按照陀螺力矩产生的条件

OX轴上的角速度θ一点

会使陀螺仪在输入轴OY

向上产生一个陀螺力矩Hθ一点

因为陀螺仪沿OY向没有自由度

此力矩将会直接作用在平台转动轴OYp上

方向与力矩Md相反

即此陀螺力矩用来平衡干扰力矩Md

陀螺仪转子轴绕陀螺输出轴进动θ角后

信号传感器S输出电压U

经控制回路电路解调校正放大后

加给平台轴上力矩电机C

电机产生力矩Mm

与陀螺力矩Hθ一点一起平衡干扰力矩

合外力矩为零

从而使平台台体处于稳定状态

平台的稳定过程

可以用如图所示的原理示意图来表示

可以看出

平台几何稳定工作状态

是自动控制原理中典型的负反馈控制

接下来

我们学习平台的空间积分工作状态的原理

空间积分状态又称指令跟踪状态

或指令角速率状态

指的是在指令电流控制下

平台相对惯性空间以给定规律转动的工作状态

显而易见

要控制平台按要求转动

必须解决两个问题

第一指令电流加在哪里

第二平台的转动与指令电流

是一个什么样的数学关系

需要明确的是

平台首先是处于稳定工作状态的

因此如果此时

将指令电流I加到平台轴上的力矩电机C上

会产生力矩M1作用在平台转动轴OYp上

但该力矩会被当成干扰力矩

平台稳定回路产生平衡力矩平衡掉

平台轴上合外力矩为零

平台台体不会转动

那么如果将该指令电流

加到陀螺仪力矩器T上呢

此时力矩器T也会产生一个

沿陀螺仪输出轴OX作用的力矩M2

大小与电流I成正比

在M2作用下

陀螺仪将绕OX轴转动

这样陀螺仪信号传感器S就输出

与M2成比例的电压信号U

该电压信号经放大器放大后

驱动平台力矩电机

力矩电机带动平台绕OYp轴

相对惯性空间以角速度α一点转动

也就是说

如果要求平台绕OYp轴

以角速度α一点相对惯性空间转动

就必须给陀螺仪力矩器输入一个指令电流I

我们接着分析

指令电流I与转动角度α的关系

当平台绕OYp轴以角速度α一点转动时

单自由度陀螺仪会敏感到这个转动角速度

产生陀螺力矩作用在陀螺仪输出轴上

大小与M2相等

方向与之相反

等式稍做整理即可看出

平台相对惯性空间的转角α

和指令电流I的积分成正比

空间积分状态的叫法也是由此而来的

陀螺稳定平台根据不同的导航需求

选择相应的工作状态

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

6.2.2 陀螺稳定平台工作原理笔记与讨论

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