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题目:旋转调制混合式惯导系统初始对准技术研究

关键词:混合式惯导,旋转调制,初始对准,误差分析

  摘要



        旋转调制技术通过稳定的机械旋转来消除惯性器件的慢变误差(如陀螺漂移和加速度计零偏)对惯导系统性能的影响,很大程度上减缓了惯性器件发展水平对于导航系统精度的制约。满足了载体对于高精度、长航时的导航要求,对于国防、民用领域有重要意义。旋转调制混合式惯导系统是在平台惯导的基础上加上捷联解算和旋转调制,集平台、捷联和旋转惯导三者的优势于一身,是惯性导航技术的一个新的研究方向。现代导航系统要求快速地得到精确的初始状态,因此研究旋转调制混合式惯导的初始对准技术,实现精确、快速的初始对准十分有必要。

        首先,协助完成了旋转调制混合式惯导系统原理样机的研制。在介绍系统及各个子模块需求、器件选型后,设计了总体、电子部分、显示控制部分,完成了旋转调制混合式惯导系统的设计和研制,满足实验需求。

        其次,建立了平台控制、陀螺稳定控制的数学模型,完成了系统控制仿真,得到PID控制参数,并且提出改进的PID控制方法。应用于实际系统,微调优化参数,实现平台控制与陀螺稳定控制。

        为了实现旋转调制混合式惯导系统的快速、精确初始对准,本论文以自主研制的旋转调制混合式惯导系统为研究平台,建立旋转条件下的初始对准误差模型。深入研究初始对准问题,推导了开路对准估计方法,并且提出了正弦变化速度旋转估计的对准方案。结果表明,该对准方法切实可行且对准效果大幅改善,与常规惯导系统相比,该对准方法提高了系统的观测性,初始对准时间减少46.5%。

        最后,分析了各个误差量对于对准结果的影响。在建立误差模型的基础上,分别分析了器件误差和初始状态误差对于对准结果的影响。将误差对于系统的影响依次列出并且分析其特性,为系统设计、器件选型、对准效果的进一步改进提供参考。