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机抖激光陀螺捷联姿态测量系统的减振技术研究

作　者: 耿顺山
导　师: 秦石乔
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 机抖激光陀螺捷联系统橡胶减振器有限元仿真振动隔离
分类号: TN966
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

捷联惯性系统具有结构简单、体积小、成本低等优点,广泛应用于导航、制导和姿态测量等领域。在以机抖激光陀螺为惯性传感器件的捷联惯性系统中,为了减小陀螺机械抖动以及载体振动带来的不利影响,需要采取减振措施。论文对捷联系统的减振技术进行了深入的理论和仿真研究,在此基础上对某舰载捷联姿态测量系统进行了具体的减振设计。论文主要工作如下:1.根据捷联惯性系统的组成及激光陀螺的抖动偏频原理,研究了陀螺抖动对捷联系统带来的影响,分析了捷联系统减振设计的任务。2.研究了基础振动理论,建立了单自由度和多自由度振动系统的质量-弹簧模型和相应的运动微分方程,具体分析了频率比和阻尼比对减振效果的影响,并推导了阻尼在减振过程中的耗能公式。分析了减振器的选择和布局原则。3.对舰载捷联姿态测量系统进行了减振设计。通过分析机械谐振对陀螺抖动的影响,指出谐振时阻尼耗能功率过大是导致陀螺抖动不正常的一个重要原因。在设计减振系统时,选择了橡胶减振器和水平推挽式的减振器布局方式。对橡胶减振器建立了线性振动理论模型和有限元仿真模型,并进行了实验验证。通过理论研究和有限元仿真相结合的方法对论文设计的减振系统的性能进行了分析,结果表明该减振系统对陀螺抖动及外界振动都有很好的隔离作用。最后,对减振系统的优化进行了理论分析和仿真研究,对捷联惯性系统的减振优化设计提出了建议。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-14
  1.1 研究背景及意义  11
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  11-13
  1.3 论文的主要内容  13-14
第二章机抖激光陀螺捷联系统分析  14-19
  2.1 机抖激光陀螺捷联系统的组成与工作原理  14-15
  2.2 捷联系统中的振动问题  15-17
    2.2.1 激光陀螺的机械抖动偏频技术  15-16
    2.2.2 振动对捷联系统的影响研究  16-17
  2.3 系统减振设计的任务分析  17-18
  2.4 本章小结  18-19
第三章基础振动理论与减振技术  19-39
  3.1 基础振动理论  19-31
    3.1.1 单自由度振动系统  19-29
    3.1.2 多自由度振动系统  29-31
  3.2 减振技术  31-37
    3.2.1 积极减振技术  31-32
    3.2.2 消极减振技术  32-33
    3.2.3 阻尼对减振效果影响的分析  33-36
    3.2.4 减振器的选择与布局研究  36-37
  3.3 本章小结  37-39
第四章激光陀螺姿态测量系统的减振设计  39-67
  4.1 减振系统的设计  39-47
    4.1.1 机械谐振对陀螺抖动的影响  39-40
    4.1.2 陀螺抖动的影响分析  40-42
    4.1.3 IMU 机械结构设计与减振器布局  42-47
  4.2 橡胶减振器特性的研究  47-58
    4.2.1 线性近似下橡胶减振器的振动理论模型  47-48
    4.2.2 橡胶减振器减振特性的实验测试  48-57
    4.2.3 橡胶减振器的减振特性仿真  57-58
  4.3 减振系统的仿真分析  58-63
    4.3.1 减振系统的仿真模型  59-60
    4.3.2 减振效果的仿真与分析  60-63
  4.4 减振系统的优化  63-66
    4.4.1 完全解耦的减振系统的设计  63-64
    4.4.2 减振系统固有频率的选择  64-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章总结与展望  67-69
  5.1 论文的主要工作  67-68
  5.2 论文的不足与展望  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-73
作者在学期间取得的学术成果  73

机抖激光陀螺捷联姿态测量系统的减振技术研究

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