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精密离心机误差分析与补偿方法研究
作 者: 陈岩
导 师: 任顺清
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 精密离心机 位姿误差 加速度计 齐次变换
分类号: V416.8
类 型: 硕士论文
年 份: 2006年
下 载: 229次
引 用: 5次
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内容摘要
精密离心机是标定加速度计在高过载性能的惯导测试设备。离心机所产生的加速度的准确度和姿态准确度直接影响被测加速度计的标定精度。因此,提高离心机的系统准确度是提高加速度计的测试和标定精度的重要手段。本文结合哈尔滨工业大学正在研制的JML-Ⅰ型离心机,介绍了用四个传感器法测试精密离心机主轴回转误差的方法,计算了主轴回转误差中一次谐波,包括圆锥运动和一次谐振运动,对一次谐波如何影响精密离心机的向心加速度及在加速度计坐标系下的分配作了详细分析,同时对重力加速度分配的影响也作了详细的分析,提出了被测加速度计的输入加速度平均值的补偿方法,进一步提高了加速度计的标定精度。以齐次变换为数学工具,从地理坐标系到被测加速度计坐标系,将离心机的各个位姿误差进行传递,得出了被测加速度计坐标系相对于地理坐标系及主轴坐标系的位姿关系,从而得出了重力加速度、向心加速度在被测加速度计三个轴上的准确分配,综合两种分配,考虑哥氏加速度的影响,可获得被测加速度计输入轴、摆轴、输出轴上精确的加速度。在此基础上,分析了精密离心机主要的误差源:工作半径的不确定度;静动态失准角误差;主轴角速度误差。提出了用安装在精密离心机仪器舱工作基面上的加速度计测试精密离心机静态失准角的方法。对静态失准角误差影响重力加速度在被测加速度计输入轴、摆轴和输出轴上的分配也进行了分析。最后,对加速度计的静态数学模型进行了描述,介绍了用精密离心机标定加速度计的几个误差模型系数的方法,阐述了误差补偿对于加速度计误差模型系数标定的影响程度。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-10 第1章 绪论 10-18 1.1 课题的背景和意义 10-11 1.2 精密离心机综述 11-15 1.2.1 国外精密离心机综述 12-14 1.2.2 国内精密离心机综述 14-15 1.3 精密离心机误差分析综述 15 1.4 加速度计在精密离心机上试验方法综述 15-17 1.5 本文的主要工作及章节安排 17-18 第2章 精密离心机主轴回转误差对加速度计输入加速度精度的影响 18-26 2.1 引言 18 2.2 坐标系的建立 18-19 2.3 主轴回转误差的测试 19-20 2.4 回转误差对向心加速度的影响 20-21 2.5 倾角回转误差对重力加速度输入的影响 21 2.6 主轴中一次谐波误差对输入加速度的影响分析 21-24 2.6.1 对向心加速度输入的影响 21-23 2.6.2 对重力加速度分配的影响 23-24 2.7 本章小结 24-26 第3章 精密离心机位姿误差分析与补偿 26-41 3.1 引言 26 3.2 坐标系的建立 26-30 3.2.1 地理坐标系o_1-x_1y_1z_1 26 3.2.2 主轴轴套坐标系o_(2t)-x_(2t)y_(2t)z_(2t) 26-27 3.2.3 主轴坐标系o_2-x_2y_2z_2 27 3.2.4 外环轴轴套坐标系o_(3t)-x_(3t)y_(3t)z_(3t) 27-28 3.2.5 外环轴坐标系o_3-x_3y_3z_3 28 3.2.6 方位轴轴套坐标系o_(4t)-x_(4t)y_(4t)z_(4t) 28-29 3.2.7 方位轴坐标系o_4-x_4y_4z_4 29 3.2.8 工作基面坐标系o_5-x_5y_5z_5 29-30 3.2.9 加速度计坐标系o-IPO(o_6-x_6y_6z_6) 30 3.3 精密离心机位姿误差的传递 30-32 3.4 工作半径的不确定度 32-36 3.4.1 静态半径的不确定度 33 3.4.2 动态半径的不确定度 33-35 3.4.3 由于环境导致的半径变化 35-36 3.5 静动态失准角误差 36-38 3.5.1 静态失准角误差 36-37 3.5.2 动态失准角误差 37-38 3.6 主轴角速度误差 38-40 3.6.1 周期性角速度变化 38-39 3.6.2 角速度漂移 39 3.6.3 地球自转角速率引起的哥氏加速度误差 39-40 3.7 本章小结 40-41 第4章 用加速度计本身测试精密离心机静态失准角的方法研究 41-47 4.1 引言 41 4.2 坐标系的建立 41-43 4.3 测试原理及方法 43-46 4.3.1 测试原理 43-44 4.3.2 测试方法 44-46 4.4 本章小结 46-47 第5章 加速度计的几个误差模型系数的标定技术 47-59 5.1 引言 47 5.2 加速度计的静态数学模型的描述 47-48 5.3 离心机试验时加速度计的安装位置 48-49 5.4 坐标系的建立 49-50 5.5 向心加速度和重力加速度在被测加速度计三个轴上的分配与综合 50-52 5.5.1 重力加速度在被测加速度计三个轴上的分配 50-51 5.5.2 向心加速度在被测加速度计三个轴上的分配 51-52 5.5.3 向心加速度和重力加速度在被测加速度计三个轴上的综合 52 5.6 误差模型系数的标定 52-58 5.6.1 k_2的标定 53-54 5.6.2 k_(pp)、k_(ppp)的标定 54-55 5.6.3 k_(oq)、k_3的标定的谐波分析法 55-58 5.7 本章小结 58-59 结论 59-60 参考文献 60-63 攻读学位期间发表的学术论文 63-65 致谢 65
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中图分类: > 航空、航天 > 航天(宇宙航行) > 基础理论及试验 > 航天器地面试验 > 各种试验设备和仪器
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