摆式积 分陀螺加速度计关键技术的研究.pdf

文档介绍：哈尔滨工业大学 程硕士学位论文
试验中对 的性能的主要考核项目之一。过去都是用定频 振动
或者 正弦扫描振动进行考核，而实际上最能模拟弹体振动
环境的是随机振动，所以现在用随机振动试验来考核的性能
目前存在的问题是能够通过 正弦扫描振动，但是
在随机振动时仪表精度合格率比较低。因此对随机振动条件下 产生振
动误差的机理进行研究和分析，找出原因和相应的解决办法，是研究
的重要课题之 一，这也是本课题的实际意义。
力矩电问题
在陀螺加速度计的单表测试、平台测试及全弹合练过程中，都曾出现过
仪表工作异常的情况，具体表现为仪表飞转、停转，力矩电机电阻阻值异常
等情况由此开展了多次的质量归零工作。根据多次归零结果来看，问题比较
集中在力矩电机方面。陀螺加速度计伺服回路的执行元件使用的是有刷直流
电机，在长时间工作过程中，容易出现打火花等现象，导致电刷组件接触不
良，引起仪表工作异常。目前采取的措施是严格控制电机的生产装配工艺，
以及对电机转子和电刷定时的清洗等。但显然这些措施并不能保证仪表在以
后的工作过程中不再出现类似的情况，而且装备部队后要定时清洗 的
电机，也是一件比较麻烦的事情。要从根本上解决这个问题，就是采用无刷
直流力矩电机。无刷力矩电机克服了有刷电机的电刷和换向器带来的缺点，
同时又具有传统有刷电机的优点。
在新型号的研制中，陀螺加速度计针对上述两个问题，首先收集了国内
外的相关资料。由于 主要用于远程战略武器的制导系统，因而国外有
关设计资料、测试手段以及测试结果等公开发表的很少。据目前查到的有关
随机振动的资料，美国的公司，用低频线振动台对导弹所用
的进行测试，所用的方法是振动垂直于输入轴，测试 的平方输
入响应，具体试验结果未见公开报道。公司研究了浮子轴偏
差角的统计特性，认为剧烈随机振动条件下，伺服回路放大器饱和效应不能
忽略。国外在惯性器件中采用无刷力矩电机始于 世纪 年代，型
制导系统的陀螺稳定平台上的力矩器采用的是三相直流永磁无刷力矩电机，
美国民兵和侏儒等三个型号战略导弹的陀螺加速度计上都采用了无
刷力矩电机。国内虽然己有无刷直流电机的工业应用，但是在精密的盼性仪
表上采用无刷力矩电机还没见报道
分析国内外有关文献，决定在新的型号中陀螺加速度计采用了无刷力矩
电机的方案，伺服回路控制系统也采用了全新的设计方案。本课题全面分析
一 一
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
了以有刷和无刷力矩电机做为执行元件的两类伺服回路控制系统，对两种伺
服控制系统的主要性能做了比较并且对采取两种控制的仪表的静态、动态
精度做了分析与对比同时根据总体可靠性要求，做了可靠性评估。
研究内容及工作
讨论 工作原理，推导 的动力学误差方程，建
立完整的理论数学模型，为工程设计提供理论依据
深入研究 系统的静态、动态性能，讨论产生各项误差
的原因，提出减小误差的途径，为 伺服控制系统设计提供理
论参考和依据
伺服回路控制系统的设计原则和设计要点
两种伺服回路控制系统的方案，性能分析与比较
两种伺服回路配表的静态与动态试验与分析
可靠性分析与评估
结论。
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哈尔滨工业大学工程硕 学位论文
第章 摆式积分陀螺加 速 度计工作原理
组成
由表头结构、伺服回路、输出电路三大部分组成。表头结构类似
于一个二自由度的陀螺仪，与陀螺仪的区别主要是沿 自转轴有一附加的偏心
质量，在内、外框架之间有一条由角度传感器、放大器和力矩电机所组成的
伺服控制回路。外环轴装有变磁阻传感器，输出前放和输出电路将外环角度
信号处理为脉冲信号输送给弹上计算机。 这三个组成部分应该互相匹
配，并能够协调工作。
工作原理
是一种利用陀螺力矩进行反馈的摆式加速度表。它具有陀螺仪和
摆的双重特性