捷聯(lián)式慣性測量系統(tǒng)成本低、功耗小、結構簡單、可靠性高,且能夠全姿態(tài)工作;但系統(tǒng)工作時,加速度計中與角運動有關的動態(tài)誤差項容易被激發(fā)。而平臺式慣性測量系統(tǒng)能夠隔離載體角運動,為加速度計提供穩(wěn)定的工作環(huán)境,但其成本高、功耗大、結構復雜、可靠性較低,且姿態(tài)控制受框架限制。為綜合平臺技術與捷聯(lián)技術的各自優(yōu)勢,克服各自缺點,開展基于平臺/捷聯(lián)混合方式的全姿態(tài)慣性導航控制方法研究。基于質(zhì)點運動學方程,推導了幾種常用的導航方程,使之能夠同時適用于捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)和平臺式慣性導航系統(tǒng);提出了一種適用于不同導航坐標系的統(tǒng)一慣性導航方法,給出導航方程、力學編排和誤差分析;分別通過平臺慣性導航、捷聯(lián)慣性導航和組合導航試驗,驗證了統(tǒng)一慣性導航方程的有效性。介紹了包括捷聯(lián)式、平臺式和混合式慣性導航系統(tǒng)及其特點。以單軸混合式慣性導航系統(tǒng)為例,基于高速旋轉彈的高動態(tài)特性,給出捷聯(lián)/GPS空中對準方法和單軸穩(wěn)定/GPS空中對準方法,通過仿真驗證了方法的有效性;開展基于微機械慣性測量單元的單軸穩(wěn)定系統(tǒng)方案設計與穩(wěn)定回路設計,通過仿真驗證了設計的合理性;還對比兩種空中對準方法,突出了單軸穩(wěn)定系統(tǒng)的優(yōu)越性。推導了四軸平臺... 

【文章來源】：中國運載火箭技術研究院北京市

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景和研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)發(fā)展狀況及趨勢
        1.2.2 平臺式慣性導航系統(tǒng)發(fā)展狀況及趨勢
        1.2.3 平臺/捷聯(lián)混合式慣性導航方法的提出
    1.3 主要研究內(nèi)容
2 慣性導航方程
    2.1 質(zhì)點運動微分方程
    2.2 常用慣性導航方程
        2.2.1 慣性坐標系的運動方程
        2.2.2 地固坐標系運動方程
        2.2.3 地平坐標系運動方程
    2.3 統(tǒng)一慣性導航方法
        2.3.1 統(tǒng)一慣性導航方程
        2.3.2 統(tǒng)一慣性導航方程的力學編排
        2.3.3 統(tǒng)一慣性導航方程的誤差分析
    2.4 慣性導航試驗驗證
        2.4.1 平臺式慣性導航試驗驗證
        2.4.2 捷聯(lián)式慣性導航試驗驗證
        2.4.3 組合導航試驗驗證
    2.5 本章小結
3 慣性導航系統(tǒng)的基本形式
    3.1 捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)
        3.1.1 姿態(tài)矩陣和姿態(tài)角計算
        3.1.2 捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)的特點
    3.2 單軸混合式慣性導航系統(tǒng)
        3.2.1 單軸混合式系統(tǒng)方案
        3.2.2 單軸混合式系統(tǒng)的特點
    3.3 雙軸混合式慣性導航系統(tǒng)
        3.3.1 雙軸混合式系統(tǒng)方案
        3.3.2 雙軸混合式系統(tǒng)的特點
    3.4 三軸平臺式慣性導航系統(tǒng)
        3.4.1 三軸平臺系統(tǒng)方案
        3.4.2 三軸平臺系統(tǒng)的特點
    3.5 四軸平臺式慣性導航系統(tǒng)
        3.5.1 四軸平臺系統(tǒng)方案
        3.5.2 四軸平臺系統(tǒng)的特點
    3.6 本章小結
4 空中對準方法
    4.1 SINS/GPS方案的空中對準
        4.1.1 狀態(tài)方程與誤差分析
        4.1.2 基于狀態(tài)觀測器的設計
        4.1.3 基于卡爾曼濾波器的設計
        4.1.4 SINS/GPS方案仿真分析
    4.2 單軸穩(wěn)定/GPS方案的空中對準
        4.2.1 單軸穩(wěn)定系統(tǒng)平臺方案
        4.2.2 單軸穩(wěn)定系統(tǒng)平臺建模
        4.2.3 單軸穩(wěn)定平臺誤差分析
        4.2.4 單軸穩(wěn)定/GPS方案仿真
    4.3 本章小結
5 四軸平臺系統(tǒng)全姿態(tài)控制方法
    5.1 四軸平臺系統(tǒng)建模
        5.1.1 四軸平臺系統(tǒng)運動學方程
        5.1.2 四軸平臺系統(tǒng)動力學方程
    5.2 四軸平臺系統(tǒng)穩(wěn)定回路控制現(xiàn)狀
        5.2.1 穩(wěn)定回路控制策略A
        5.2.2 穩(wěn)定回路控制策略B
        5.2.3 穩(wěn)定回路控制策略C
    5.3 四軸平臺系統(tǒng)穩(wěn)定回路設計
        5.3.1 穩(wěn)定回路力矩解耦
        5.3.2 四軸平臺全姿態(tài)控制仿真
    5.4 本章小結
6 球面網(wǎng)殼型框架設計
    6.1 弧三角型球面網(wǎng)殼框架
        6.1.1 弧三角型球面網(wǎng)殼設計
        6.1.2 弧三角型球面框架實現(xiàn)
    6.2 雙極軸型球面網(wǎng)殼框架
        6.2.1 雙極軸型球面網(wǎng)殼設計
        6.2.2 雙極軸型球面框架實現(xiàn)
    6.3 弧三角型球面網(wǎng)殼框架力學分析
        6.3.1 有限元模型與邊界條件
        6.3.2 弧三角型框架靜力學分析
        6.3.3 弧三角型框架模態(tài)分析
    6.4 模型展示
    6.5 本章小結
7 總結與展望
    7.1 主要工作內(nèi)容
    7.2 創(chuàng)新性工作
    7.3 后續(xù)工作設想
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種球面網(wǎng)殼型平臺框架設計及仿真分析[J]. 黃云龍,魏宗康.  導航與控制. 2017(01)
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[3]一種慣性平臺三軸同時轉位控制方法[J]. 孫超,王汀,魏燕紅.  導航與控制. 2015 (04)
[4]制導炮彈捷聯(lián)慣導基于GPS的飛行中對準算法（英文）[J]. 梅春波,秦永元,游金川.  中國慣性技術學報. 2014(01)
[5]飛行器慣性導航誤差仿真平臺設計[J]. 郭慶葉,柳明.  濱州學院學報. 2013(06)
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[8]GPS/INS組合制導彈藥空中對準的初始滾轉角估計新算法[J]. 佘浩平,楊樹興,倪慧.  兵工學報. 2011(10)
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碩士論文
[1]全姿態(tài)慣性穩(wěn)定平臺控制方法研究[D]. 胡悅.國防科學技術大學 2013
[2]平臺慣導系統(tǒng)綜合性能評判方法[D]. 尹旬元.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[3]高精度慣導系統(tǒng)穩(wěn)定回路的工程適應性研究[D]. 李剛.哈爾濱工程大學 2006



本文編號：3205638