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平台系统精密离心机测试方法研究

作　者: 张皓之
导　师: 张士峰
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 航空宇航科学与技术
关键词: 精密离心机平台系统误差模型离心机误差试验设计典型相关分析
分类号: TJ760.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

平台系统的精密离心机测试技术是提高导弹系统使用精度的重要手段,是未来惯性测试技术的一个重要发展方向。针对该测试技术,文中以建立平台系统离心机试验的误差系数观测方程为逻辑主线,研究了平台系统离心机试验各方面的内容,主要工作如下:给出了惯性器件在台体上的安装方式,然后介绍了陀螺加速度计的工作原理,最后给出了平台系统的误差模型。其次对离心机误差进行了分类,依次分析了各种不确定性的来源及其对离心机加速度偏差的影响,并给出了各种不确定性的衡量标准,最后给出了离心机不确定性对输出加速度的综合影响。建立了平台系统离心机受力分析所需的坐标系,给出了各坐标系的定义,并分有无反转台两种情况研究了各坐标系间的转换关系。其次推导了平台基座在离心机上的受力表达式,并分有无离心机误差两种情况给出了惯性器件所受比力的表达式,最后分析了惯性器件在离心机上的运动轨迹。按建立观测方程时选用观测量的不同,给出了两种试验方案并设计了平台系统误差系数的多位置标定方案;最后分析了平台失准角对标定结果的影响,并给出了一种迭代算法用来消除此影响。分析了两种试验方案对平台系统误差系数标定结果的影响,发现采用平台框架角和加速度计输出作为观测量的试验方案略好;并研究了试验参数和离心机误差对标定精度的影响,发现这两者对标定精度的影响都较大。介绍了试验设计的目的和意义,结合本论文研究的回归试验设计给出了几种常用试验设计方法,并对其特点进行了说明。对典型相关分析进行了简介,并应用该方法分析了试验参数与标定精度之间的联系,得出在文中仿真条件下采样时间对标定结果影响最大的结论。本文所做工作可为平台系统精密离心机试验提供理论支承,对其它相关领域的研究亦具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章绪论  12-21
  1.1 研究背景、目的和意义  12-13
  1.2 相关领域的国内外研究现状  13-18
    1.2.1 离心机试验综述  13-15
    1.2.2 离心机的误差分析  15
    1.2.3 平台系统误差及其辨识方法  15-17
    1.2.4 试验设计与典型相关分析  17-18
  1.3 论文研究思路与内容安排  18-21
    1.3.1 研究思路  18-19
    1.3.2 内容安排  19-21
第二章平台系统及离心机的误差分析  21-33
  2.1 平台系统的误差分析  21-26
    2.1.1 陀螺加速度计工作原理及其误差模型  22-25
    2.1.2 石英加速度计误差模型  25
    2.1.3 平台系统所用加速度计误差模型  25-26
    2.1.4 陀螺仪误差模型  26
    2.1.5 平台静差数学模型  26
  2.2 离心机的误差分析  26-31
    2.2.1 半径不确定性  27-28
    2.2.2 角速度不确定性  28-30
    2.2.3 对准不确定性  30-31
    2.2.4 离心机不确定性的综合影响  31
  2.3 本章小结  31-33
第三章平台系统在离心机上的受力分析  33-57
  3.1 坐标系的定义及其转换关系  33-45
    3.1.1 各坐标系的定义  35-36
    3.1.2 各坐标系间的转换关系  36-45
  3.2 平台基座所受比力的表达式  45-48
  3.3 惯性器件所受比力的表达式  48-50
    3.3.1 未考虑离心机误差  48-49
    3.3.2 考虑离心机误差  49-50
  3.4 惯性器件在离心机上的运动轨迹分析  50-56
    3.4.1 理论分析  50
    3.4.2 仿真分析  50-56
  3.5 本章小结  56-57
第四章平台系统误差系数的辨识方法  57-68
  4.1 观测方程的建立  57-64
    4.1.1 试验方案1：以加速度计和平台框架角输出为观测量  57-60
    4.1.2 试验方案2：以加速度计输出为观测量  60-64
    4.1.3 观测方程的综合表示  64
  4.2 观测位置的设计  64-65
  4.3 误差系数的辨识流程  65-67
  4.4 本章小结  67-68
第五章试验数据的处理与分析  68-95
  5.1 平台系统的标定结果  68-70
  5.2 试验参数对标定结果的影响  70-82
    5.2.1 平台框架角观测噪声对标定精度的影响  70-73
    5.2.2 加速度计观测噪声对标定精度的影响  73-75
    5.2.3 采样时间对标定精度的影响  75-77
    5.2.4 采样频率对标定精度的影响  77-79
    5.2.5 离心机旋转角速度对标定精度的影响  79-82
  5.3 离心机误差对标定结果的影响  82-94
    5.3.1 角速度不确定性对标定精度的影响  82-87
    5.3.2 半径不确定性对标定精度的影响  87-89
    5.3.3 对准不确定性对标定精度的影响  89-91
    5.3.4 离心机综合不确定性对标定精度的影响  91-94
  5.4 本章小结  94-95
第六章试验设计及典型相关分析的应用  95-101
  6.1 试验设计概述  95-96
    6.1.1 试验设计的目的  95
    6.1.2 几种常用试验设计方法  95-96
  6.2 典型相关分析的应用  96-100
    6.2.1 方法简介  96-97
    6.2.2 仿真算例  97-100
    6.2.3 典型相关分析与试验优化的结合  100
  6.3 本章小结  100-101
第七章总结与展望  101-103
  7.1 总结  101-102
  7.2 展望  102-103
致谢  103-104
参考文献  104-109
作者在学期间取得的学术成果  109

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