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悬丝支承加速度计温度误差建模及补偿研究

作　者: 李园晴
导　师: 傅山；庞秀枝
学　校: 上海交通大学
专　业: 航天工程
关键词: 惯性技术误差建模温度特性温度补偿 I/F变换温度漂移
分类号: TH824.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 22次
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内容摘要

加速度计是惯性导航系统中的重要器件之一,其精度直接影响惯性系统的精度。加速度计所处的工作环境和工作条件将影响其测量误差,特别是温度因素的影响不可忽略。因此,研究对加速度计温度误差进行建模并补偿是提高加速度计精度的重要手段。本文主要研究悬丝支承型摆式加速度计的静态温度特性。论文首先根据悬丝支承型摆式加速度计的结构特点,从理论上分析了支承型摆式加速度计线运动和角运动条件下的误差数学模型。其次,对I/F变换电路的温度误差模型进行了研究。文中分析了I/F放大变换电路的工作原理,以及影响I/F放大变换电路转换输出精度的各种因素,并通过多项式拟合方法建立了I/F放大变换电路的温度误差模型,并进行补偿。补偿后I/F放大变换电路的转换精度达到了加速度计输出测试精度要求。第三,在温控转台内,对加速度计进行了1g输入下静态八位置温度试验,采用最小二乘极大似然估计和多项式拟合的方法,分析加速度计静态模型系数随加速度计壳体温度变化的规律,建立了-50℃～+65℃之间加速度计零偏和标度因数误差的温度模型,应用该模型对加速度计温度干扰进行补偿,补偿后,加速度计输出的拟合均方根误差提高了一个数量级,并且基本上消除了加速度计输出随温度变化的趋势项,使得加速度计测量精度得到了明显提高。最后,在惯性测量分组件测试中,将加速度计温度模型系数、I/F放大变换电路漂移温度模型系数代入标定测试模型中进行试验验证。实践表明,文中建立的悬丝支承加速度计温度误差模型是正确有效的,对加速度计温度误差进行补偿是提高加速度计精度的有效途径。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
主要符号对照表  14-15
第一章绪论  15-22
  1.1 课题的研究背景  15-16
  1.2 国内外研究现状  16-19
    1.2.1 加速度计的发展概况  16-18
    1.2.2 加速度计误差建模技术研究国内外现状  18-19
  1.3 选题的意义  19-20
  1.4 本文的主要研究内容和安排  20-22
第二章悬丝支承型加速度计结构原理及误差建模  22-40
  2.1 加速度计的基本原理  22-23
  2.2 悬丝支承型加速度计  23-31
    2.2.1 加速度计的分类  23-24
    2.2.2 悬丝支承型加速度计结构组成及工作原理  24-26
    2.2.3 悬丝支承型加速度计结构特点  26-31
  2.3 悬丝支承型加速度计误差模型的建立  31-39
    2.3.1 悬丝支承型加速度计在线运动条件下的误差模型  31-35
    2.3.2 悬丝支承型加速度计在角运动条件下的误差模型  35-39
  2.4 本章小结  39-40
第三章高精度I/F 放大变换电路的设计及温度补偿  40-56
  3.1 加速度计I/F 放大变换电路的结构及工作原理  40-43
    3.1.1 对用于弹载惯导系统中的 I/F 变换电路的要求  40-41
    3.1.2 电路结构  41
    3.1.3 变换电路的工作原理  41-43
  3.2 保证变换精度的措施  43-45
  3.3 变换电路的特点  45
  3.4 I/F 变换电路的器件选择  45-48
    3.4.1 电流积分器  45-46
    3.4.2 电压比较器  46-47
    3.4.3 逻辑控制器及极性开关  47
    3.4.4 恒流源设计  47-48
  3.5 性能测试与分析  48-49
  3.6 温度对加速度计I/F 变换电路的影响分析  49-52
  3.7 加速度计I/F 变换电路的温度补偿  52-55
  3.8 本章小结  55-56
第四章悬丝支承型加速度计静态温度特性分析  56-76
  4.1 悬丝支承型加速度计的温度特性分析  56-57
  4.2 多位置翻滚试验分析的模型方程  57-59
  4.3 加速度计静态温度试验设计  59-63
    4.3.1 试验条件  59-61
    4.3.2 测试方法  61-62
    4.3.3 加速度计标定的试验步骤  62-63
  4.4 加速度计温度试验中数据处理方法  63-68
    4.4.1 模型方程系数与谐波系数的关系  64-65
    4.4.2 八点法数据处理  65-67
    4.4.3 试验误差分析  67-68
  4.5 加速度计输出模型参数标定结果  68-75
  4.6 本章小节  75-76
第五章悬丝支承型加速度计静态温度补偿  76-94
  5.1 惯性仪表误差补偿  76-77
  5.2 加速度计温度补偿方法研究  77-82
    5.2.1 改进加速度计的热设计  77-78
    5.2.2 加速度计温度补偿结构的设计  78-80
    5.2.3 改善加速度计工作环境温度  80
    5.2.4 加速度计静、动态温度模型辨识  80-82
  5.3 加速度计温度补偿模型的建立  82-86
  5.4 加速度计温度补偿方案设计与实现  86-89
  5.5 加速度计温度补偿效果  89-92
  5.6 悬丝支承型加速度计静态温度模型补偿结果分析  92-93
  5.7 本章小结  93-94
第六章加速度计补偿模型及方法在惯测系统上的验证  94-101
  6.1 捷联惯导系统标定技术概述  94-95
  6.2 惯测测试标定方法步骤  95-96
  6.3 惯测建模前后加速度通道测试数据  96-100
  6.4 本章小节  100-101
第七章总结与展望  101-103
参考文献  103-106
致谢  106-107
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  107-109

悬丝支承加速度计温度误差建模及补偿研究

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