(待分)導(dǎo)航原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、導(dǎo)航原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：成績(jī)：指導(dǎo)教師簽字：批改日期：年月日 哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院 控制科學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)二自由度陀螺儀基本特性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解機(jī)械陀螺儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。對(duì)比驗(yàn)證沒有通電和通電后的二自由度陀螺儀基本特性表觀。深化課堂講授的有關(guān)二自由度陀螺儀基本特性的內(nèi)容。、思考與分析1.定軸性(1)設(shè)陀螺儀的動(dòng)量矩為，作用在陀螺儀上的干擾力矩為，陀螺儀漂移角速度為3 ,寫出關(guān)系式說明動(dòng)量矩越大，陀螺漂移越小，陀螺儀的定軸性(即穩(wěn)定性)越高.答案：1 K 1干擾力矩一定時(shí)，動(dòng)量矩越大，陀螺儀漂移角速度為3越小，陀螺漂移越小，陀螺儀的定軸性(即穩(wěn)定性)越高.(2) 在陀螺儀原理及

2、其機(jī)電結(jié)構(gòu)方而簡(jiǎn)要蛻明如何提高的量值？答案： 耳由公式 WI 可知提高的量值有四種途徑：1. 陀螺轉(zhuǎn)子采用密度大的材料,其質(zhì)量提高了，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也就提高了。2. 改變質(zhì)量分布特性。在質(zhì)量相同的情況下，若質(zhì)量分布的半徑距質(zhì) 心越遠(yuǎn)，越大。因此將陀螺轉(zhuǎn)子的有效質(zhì)量外移，如動(dòng)力諧陀螺將 轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成環(huán)狀。即 在陀螺電機(jī)定子環(huán)中，可做成質(zhì)量集中分布在 環(huán)外邊緣的環(huán)形結(jié)構(gòu)，切邊緣部分材質(zhì)密度大，可提高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。3. 增大,可有效提咼轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。.另外可通過采用外轉(zhuǎn)子電機(jī)來改變電機(jī)質(zhì)量分布，增大。改變電機(jī)定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)：采用外轉(zhuǎn)子，內(nèi)定子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子電機(jī)。.增加陀螺轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度。I 提高電壓周波頻率一一 一一適當(dāng)減

3、少極對(duì)數(shù)，如取適當(dāng)減少轉(zhuǎn)差率，可通過減少轉(zhuǎn)子支承軸承摩擦來實(shí)現(xiàn).進(jìn)動(dòng)性（）在外框架施加一沿軸正方向作用力矩時(shí)， 畫出動(dòng)量矩的進(jìn)動(dòng)方向及矢量, 3 ,的關(guān)系坐標(biāo)圖。（設(shè)定沿軸正方向）并在坐標(biāo)中標(biāo)出陀螺儀自轉(zhuǎn)軸 的旋轉(zhuǎn)方向。b）在內(nèi)框架施加一沿軸正方向作用力矩時(shí)，畫出動(dòng)量矩的進(jìn)動(dòng)方向及矢 量，3的關(guān)系坐標(biāo)圖。（設(shè)定沿軸正方向）并在坐標(biāo)中標(biāo)出陀螺儀自轉(zhuǎn)（）若改變了陀螺儀自轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向即是沿坐標(biāo)軸的負(fù)方向，仍還是在外框架沿軸正方向施加一作用力矩時(shí)，畫出其矢量，3,的關(guān)系坐標(biāo)圖。并在坐標(biāo)圖中標(biāo)出自轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向 和 的進(jìn)動(dòng)方向及陀螺力矩的方向。2陀螺動(dòng)力效應(yīng)如果人為的用手指向陀螺儀的內(nèi)框架（內(nèi)環(huán)）施加

4、力矩時(shí)，對(duì)于陀螺儀內(nèi) 框架（內(nèi)環(huán)）而言，為什么沒有表觀出陀螺動(dòng)力效應(yīng) ？當(dāng)人為對(duì)陀螺內(nèi)框架施加外力矩時(shí)，外力矩通過內(nèi)框架傳遞到轉(zhuǎn)子上，陀螺轉(zhuǎn)子產(chǎn)生繞外框架軸的進(jìn)動(dòng)。雖然作用在內(nèi)框架上的陀螺力矩與施加的外力矩大小相等方向相反， 但是因?yàn)橥勇蒉D(zhuǎn)子繞外框架軸進(jìn)動(dòng)，會(huì)帶動(dòng)了內(nèi)框架，隨著外框架一起轉(zhuǎn)動(dòng)。因此陀螺內(nèi)框架不能表現(xiàn)出陀螺動(dòng)力效應(yīng)。迸動(dòng)篦黠輕貲由一陀螺力矩阪內(nèi)框衆(zhòng)所受合處力矩為但 豊子雜封.帶諸內(nèi)框架,隨 著外框架一起轉(zhuǎn)址固此陀 幅內(nèi)框架役有動(dòng)力效應(yīng)表觀實(shí)驗(yàn)光纖陀螺工作過程演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過演示實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)效應(yīng)的理解。.了解光纖陀螺陀螺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。.掌握光纖陀螺結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。.觀察光纖陀螺工

5、作過程.二、思考與分析.薩格奈克效應(yīng)是什么？答案：效應(yīng)是法國(guó)科學(xué)家于年發(fā)現(xiàn)的，它構(gòu)成了現(xiàn)代光學(xué)陀螺一一激光陀螺和光纖陀螺的理論基礎(chǔ)。在一個(gè)任意幾何形狀的閉合光學(xué)環(huán)路中， 從任意一點(diǎn)發(fā)出的沿相反方向傳播的 兩束光波，繞行一周返回到該點(diǎn)時(shí)，如果閉合光路在其平面內(nèi)相對(duì)慣性空間有旋轉(zhuǎn)，則兩 束光波的相位將發(fā)生變化，這稱為效應(yīng)。.光纖陀螺儀按光路系統(tǒng)的不同分類，分為哪幾種？答案：全光纖陀螺，集成光學(xué)光纖陀螺，諧振腔型光纖陀螺。.光纖環(huán)形干涉儀的基本原理是什么？答案：當(dāng)用光纖環(huán)實(shí)現(xiàn)閉合光學(xué)環(huán)路并形成環(huán)形干涉儀時(shí)，其輸出為:式中，是入射光的光強(qiáng)。是旋轉(zhuǎn)引起的相位變化，也稱為相移，它與旋轉(zhuǎn)角速率的關(guān)系為：13

6、（）式中，為光纖長(zhǎng)度。為光纖環(huán)的半徑。為光波長(zhǎng)。為真空中的光速。光纖環(huán)形干涉儀的優(yōu)勢(shì)是可以采用多匝光路來增強(qiáng)相移，此時(shí)（）式中的光纖長(zhǎng)度亠 ，是光纖線圈的匝數(shù)。聯(lián)合式（）和（），就能夠通過檢測(cè)干涉光強(qiáng)的變化來感知轉(zhuǎn)速。.光纖陀螺儀的基本構(gòu)成和光路傳導(dǎo)過程是什么？答案：光路系統(tǒng)主要由光源，光檢測(cè)器，分束器，偏振器，空間濾波器，相位調(diào)制器，光纖線圈。.光纖陀螺測(cè)的是那個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)角速率？測(cè)量的是地球自轉(zhuǎn)角速率在垂直于光纖陀螺腔體方向的分量。實(shí)驗(yàn)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)展示實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈫屋S雙陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。了解雙軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。.加深對(duì)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)工作原理的理解。二、思考與分析

7、1.陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的分類？陀螺穩(wěn)定平臺(tái)按其穩(wěn)定的軸數(shù)，又分為單軸、雙軸和三軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)。按選作陀螺穩(wěn)定平臺(tái)（下面簡(jiǎn)稱平臺(tái)）敏感元件的不同，可分為氣浮陀螺平臺(tái)、液浮陀螺平臺(tái)、 撓性陀螺平臺(tái)等。.陀螺穩(wěn)定平臺(tái)有哪兩種基本作用？答案：一是穩(wěn)定作用，即能隔離運(yùn)載體的角運(yùn)動(dòng)。平臺(tái)穩(wěn)定系統(tǒng)產(chǎn)生穩(wěn)定力矩來抵消運(yùn)載體運(yùn)動(dòng)對(duì)平臺(tái)的干擾力矩，阻止平臺(tái)相對(duì)慣性空間轉(zhuǎn)動(dòng)。二是修正作用，即能控制平臺(tái)按照所需的角運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)于慣性空間運(yùn)動(dòng)。例如，穩(wěn)定平臺(tái)要模擬當(dāng)?shù)厮矫鏁r(shí)，平臺(tái)在保持穩(wěn)定的同時(shí)，還必須進(jìn)行修正，以跟蹤當(dāng)?shù)?水平面相對(duì)慣性空間的運(yùn)動(dòng)。3. 測(cè)量元件對(duì)慣導(dǎo)平臺(tái)的性能有何影響？如何處理？答案： 由于加速度計(jì)的常

8、值零位誤差， 陀螺的常值漂移角速度， 都可以產(chǎn)生平臺(tái)誤差 角，產(chǎn)生平臺(tái)漂移，影響慣導(dǎo)平臺(tái)控制精度。此外平臺(tái)還有初始安裝誤差角及初始速度的裝訂誤差。 這些誤差都具有振蕩特性， 均 以分鐘的周期振蕩。 因此， 當(dāng)導(dǎo)航系統(tǒng)的使用時(shí)間接近或超過半個(gè)舒拉周期以上時(shí)， 便要 設(shè)法將上述無阻尼振蕩現(xiàn)象加以衰減， 使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)， 才能比較精確地進(jìn)行定位與導(dǎo) 航。答案： 陀螺漂移將產(chǎn)生陀螺干擾力矩， 使慣導(dǎo)平臺(tái)產(chǎn)生失準(zhǔn)角， 進(jìn)而影響慣導(dǎo)平臺(tái)控 制精度。 由于陀螺漂移帶來的誤差無界， 且無法補(bǔ)償， 所以陀螺的精度最終決定了慣導(dǎo)平 臺(tái)的精度。4. 簡(jiǎn)述雙軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)？ 雙軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)由主要由平臺(tái)臺(tái)體、

9、框架系統(tǒng)（即內(nèi)框架、外框架和基座）、 穩(wěn)定系統(tǒng)（由平臺(tái)臺(tái)體上的陀螺儀、伺服放大器和框架軸上的力矩電機(jī)等構(gòu)成，又 稱穩(wěn)定回路、伺服回路）以及修正系統(tǒng)（包括平臺(tái)臺(tái)體上的加速度計(jì)、液位開關(guān)） 構(gòu)成框架式結(jié)構(gòu)。陀螺馬達(dá)分別裝在陀螺房中，陀螺房軸為進(jìn)動(dòng)軸，兩進(jìn)動(dòng)軸互相垂直， 通過連桿與修正電機(jī)相接，與裝在平臺(tái)下的液位開關(guān)構(gòu)成修正回路。穩(wěn)定軸為、 ，它們相 互垂直， 分別通過減速器與穩(wěn)定電機(jī)相連， 兩個(gè)穩(wěn)定電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來自繞在陀螺房上的 陀螺信號(hào)傳感器。實(shí)驗(yàn)性能指標(biāo)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈱?dǎo)航系統(tǒng)的工作原理。 加深對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)課堂內(nèi)容的理解。 二、思考與分析.舉例說明在實(shí)際應(yīng)用中有哪幾種導(dǎo)航系統(tǒng)？ 答案

10、：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，多普勒系統(tǒng)，天文導(dǎo)航系統(tǒng)，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，地形輔助導(dǎo)航 系統(tǒng)及組合導(dǎo)航系統(tǒng)等。導(dǎo)航系統(tǒng)：應(yīng)用在車載導(dǎo)航儀上。導(dǎo)航系統(tǒng)：應(yīng)用在洲際導(dǎo)彈上。：應(yīng)用在巡航導(dǎo)彈上。無線電導(dǎo)航：應(yīng)用在機(jī)場(chǎng)飛機(jī)起降上。導(dǎo)航：手機(jī)上衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（）和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組合是一種非常完美的組合方式，但是，為什么世界各國(guó)在組合導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)成上，選用多種類導(dǎo)航系統(tǒng)的組合？答案：由于系統(tǒng)的應(yīng)用受衛(wèi)星所有權(quán)國(guó)家的控制，因此，不同國(guó)家的用戶，為了尋求使用 上的安全性，在組合導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)成上，選用多種類導(dǎo)航系統(tǒng)的組合。、按附表格式整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。附表（可視衛(wèi)星數(shù)為）時(shí)闔i可觀衛(wèi)曆向電離懇應(yīng)遲對(duì)槪學(xué)、ni:搖收機(jī)rn）XtY：Z：（注：接收位置處信號(hào)的載波頻率為3,它與發(fā)射信號(hào)的頻率3的區(qū)別是有一個(gè)多普勒頻移，這是由于導(dǎo)航衛(wèi)星和接收機(jī)天線的相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成的。多普勒頻移，其中