长寿命半球谐振陀螺惯性姿态敏感器设计与在轨应用 被引量：3

1

作者 李建朋 何刚 +3 位作者 方海滨 郑炜 蒋效雄 武志忠 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期812-820,共9页

针对未来航天器对惯性姿态敏感器高可靠和长寿命的应用需求,首先设计了一种基于4通道冗余方案的4S半球谐振陀螺惯性姿态敏感器。其次,针对高可靠、长寿命惯性姿态敏感器研制过程中的关键技术开展研究和验证。最后,对所提产品的在轨应用... 针对未来航天器对惯性姿态敏感器高可靠和长寿命的应用需求,首先设计了一种基于4通道冗余方案的4S半球谐振陀螺惯性姿态敏感器。其次,针对高可靠、长寿命惯性姿态敏感器研制过程中的关键技术开展研究和验证。最后,对所提产品的在轨应用情况进行了评估,评估结果表明设计的半球谐振陀螺惯性姿态敏感器4轴姿态测量功能正常,在轨性能与地面测试性能相当。通过地面验证和在轨应用情况,综合评估所设计产品寿命不低于20年,可靠度不低于0.98。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 惯性姿态敏感器 在轨应用

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半球谐振陀螺平台调平系统设计及仿真 被引量：10

2

作者 周小刚 汪立新 +2 位作者 方针 雷霆 林珂 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期549-553,共5页

针对半球谐振陀螺平台调平时容易受到各种随机干扰的影响以及为了提高调平的抗干扰能力,基于动态规划方法设计了平台调平系统的随机最优控制算法,使平台调平系统具有极强的抗干扰能力。针对实现中存在的计算量过大问题,采用变量替换法... 针对半球谐振陀螺平台调平时容易受到各种随机干扰的影响以及为了提高调平的抗干扰能力,基于动态规划方法设计了平台调平系统的随机最优控制算法,使平台调平系统具有极强的抗干扰能力。针对实现中存在的计算量过大问题,采用变量替换法将平台调平系统状态方程转换为完全信息情形,减小了计算量,简化了设计。为了提高调平精度,通过在平台调平控制信号中增加加速度计零位偏置修正量的方式提高了调平精度。初步仿真结果验证了上述方法的有效性。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 平台惯导系统 调平系统 随机最优控制 抗干扰

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基于UPF的半球谐振陀螺平台自对准技术研究

3

作者 陈伟 刘洁瑜 +1 位作者 田颖 李灿 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1037-1042,共6页

针对静基座条件下大方位失调角时,平台自对准回路存在严重非线性的问题,设计了一种基于无迹粒子滤波技术的半球谐振陀螺平台自对准方案,并进行了数值仿真和转台试验验证。结果表明,此方法可缩短对准时间,具有算法简单,实用性强,对准精... 针对静基座条件下大方位失调角时,平台自对准回路存在严重非线性的问题,设计了一种基于无迹粒子滤波技术的半球谐振陀螺平台自对准方案,并进行了数值仿真和转台试验验证。结果表明,此方法可缩短对准时间,具有算法简单,实用性强,对准精度高等特点,为半球谐振陀螺在平台中的应用进行了探索。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺(hrg)惯性平台 静基座 无迹粒子滤波 自对准技术 大方位失调角

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基于KPCA和数据处理组合方法神经网络的半球谐振陀螺温度建模补偿方法 被引量：2

4

作者 张晨 汪立新 孔祥玉 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1336-1345,共10页

针对半球谐振陀螺(HRG)的温度建模与补偿问题,提出基于核主成分分析(KPCA)和数据处理组合方法(GMDH)神经网络的建模补偿方法.通过分析HRG的温度特性和大数据特征,初步确定网络模型的特征向量.为了去除HRG输出数据的相关性和冗余性,引入K... 针对半球谐振陀螺(HRG)的温度建模与补偿问题,提出基于核主成分分析(KPCA)和数据处理组合方法(GMDH)神经网络的建模补偿方法.通过分析HRG的温度特性和大数据特征,初步确定网络模型的特征向量.为了去除HRG输出数据的相关性和冗余性,引入KPCA并降低特征向量维度.将特征向量代入GMDH神经网络训练,区分训练集和验证集以确定网络权值和网络结构,实现HRG温度漂移的建模与补偿.实验结果表明,单一样本预测时,所提方法预测效果明显好于传统多项式模型;多样本预测时,在4种不同训练样本下,所提方法相比传统多项式模型精度分别提升了48.5%、54.0%、56.3%、68.4%,相比GMDH模型分别提升了3.6%、5.1%、3.8%、8.8%.所提方法能够有效提高HRG在变温工况下的测量精度. 展开更多

关键词 半球谐振陀螺(hrg) 核主成分分析(KPCA) 数据处理组合方法(GMDH) 温度建模与补偿 测量精度

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半球谐振陀螺星载惯性测量单元设计与实现 被引量：6

5

作者 孙一为 解伟男 +3 位作者 薛智文 韩世川 伊国兴 王泽宇 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期148-153,共6页

半球谐振陀螺是一种新型固体振动陀螺,具备功耗低、寿命长、稳定性高等特点,可完美适应卫星的姿态控制。针对微小卫星应用需求,利用半球谐振陀螺构建了星载惯性测量单元。首先,通过测量单元硬件结构设计,对其内部空间进行优化,并通过力... 半球谐振陀螺是一种新型固体振动陀螺,具备功耗低、寿命长、稳定性高等特点,可完美适应卫星的姿态控制。针对微小卫星应用需求,利用半球谐振陀螺构建了星载惯性测量单元。首先,通过测量单元硬件结构设计,对其内部空间进行优化,并通过力学特性及力学试验仿真分析,验证其机械可靠性。其次,针对微小卫星应用环境优化半球谐振陀螺电路设计,提高惯性测量单元可靠性。最后,力学环境试验结果表明,三轴半球谐振陀螺的零偏稳定性均优于0.1°/h,敏感器件满足标度因数非线性度≤500ppm和零偏稳定性≤0.1°/h(1σ)的要求,实现了满足微小卫星应用需求的低成本、小体积、高可靠的半球谐振陀螺星载惯性测量单元。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 惯性测量单元 微小卫星应用 力学环境试验

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平台惯导系统中的半球谐振陀螺 被引量：2

6

作者 余波 周强 +3 位作者 方针 方海斌 简福斌 韩世川 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第4期494-497,共4页

半球谐振陀螺仪(HRG)是一种高精度、高可靠、长寿命的新型固体振动陀螺仪。为了使陀螺可适用于平台惯导系统的应用,通过对半球陀螺控制电路的改进,提高了半球陀螺的动态特性、带宽、精度等性能指标,测试结果表明,半球陀螺的动态测量范... 半球谐振陀螺仪(HRG)是一种高精度、高可靠、长寿命的新型固体振动陀螺仪。为了使陀螺可适用于平台惯导系统的应用,通过对半球陀螺控制电路的改进,提高了半球陀螺的动态特性、带宽、精度等性能指标,测试结果表明,半球陀螺的动态测量范围达到-60^+60(°)/s;带宽扩展到≥75 Hz;漂移达到0.06(°)/h,满足了平台惯导系统的应用需求。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺仪 平台惯导系统 动态特性 带宽 控制电路 漂移

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半球谐振陀螺平台惯导系统自标定方法研究 被引量：1

7

作者 盛立昊 汪立新 +1 位作者 吴双磊 董金龙 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第28期8356-8359,共4页

半球谐振陀螺作为一种新型固态陀螺,已开始应用于平台惯导系统。从HRG完整误差模型出发,推导其应用于平台惯导系统时的简化误差模型。在此基础上,设计了一种7位置HRG平台惯导系统自标定方法,能够在没有方位基准条件下标定出HRG平台惯导... 半球谐振陀螺作为一种新型固态陀螺,已开始应用于平台惯导系统。从HRG完整误差模型出发,推导其应用于平台惯导系统时的简化误差模型。在此基础上,设计了一种7位置HRG平台惯导系统自标定方法,能够在没有方位基准条件下标定出HRG平台惯导系统包括初始方位角和陀螺安装误差在内的19项误差系数。仿真结果表明,该自标定方法标定时间短,具有较好的精度。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 平台惯导系统 误差模型 自标定

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半球谐振陀螺平台连续旋转自对准技术研究

8

作者 陈伟 刘洁瑜 +1 位作者 周小刚 孙田川 《电光与控制》 北大核心 2016年第10期75-79,共5页

针对半球谐振陀螺平台多位置自对准由于可观测性较差,存在失准角(特别是方位失准角)的估计速度较慢、对准精度较差问题,提出一种平台连续旋转的自对准方法。推导了平台的框架角运动方程,建立了半球谐振陀螺平台惯导系统连续旋转自对准模... 针对半球谐振陀螺平台多位置自对准由于可观测性较差,存在失准角(特别是方位失准角)的估计速度较慢、对准精度较差问题,提出一种平台连续旋转的自对准方法。推导了平台的框架角运动方程,建立了半球谐振陀螺平台惯导系统连续旋转自对准模型,并对设计的自对准方法进行了试验验证。结果表明,提出的自对准方法在对准精度和时间上较普通的多位置静态自对准方法有较大提高,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺平台 连续旋转 自对准 初始对准

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基于优化半球陀螺谐振子性能的工艺技术 被引量：27

9

作者 杨勇 胡晓东 +3 位作者 谭文跃 方针 冉宇 余波 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第2期221-224,共4页

半球谐振子是半球谐振陀螺的关键组成部件,而其性能参数是制造高精度半球谐振陀螺的关键,针对谐振子加工后表面的复杂结构、多种缺陷层和球壳质量不平衡,讨论化学处理工艺和离子束调平技术对谐振子主要性能参数品质因数和频差的优化。... 半球谐振子是半球谐振陀螺的关键组成部件,而其性能参数是制造高精度半球谐振陀螺的关键,针对谐振子加工后表面的复杂结构、多种缺陷层和球壳质量不平衡,讨论化学处理工艺和离子束调平技术对谐振子主要性能参数品质因数和频差的优化。实验结果表明该工艺技术效果显著。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺(hrg) 半球谐振子 品质因数 频差

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半球谐振陀螺旋转惯导系统误差抑制机理研究 被引量：11

10

作者 杨建业 汪立新 +1 位作者 张胜修 李仁兵 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2321-2327,共7页

为了优化半球谐振陀螺旋转惯导系统设计、合理分配系统误差,本文分别从局部和全局角度出发,系统分析了旋转惯导系统在静基座条件下的误差传播规律。利用局部分析法讨论了旋转对惯性器件常值误差、标度因数误差以及安装误差的抑制情况,... 为了优化半球谐振陀螺旋转惯导系统设计、合理分配系统误差,本文分别从局部和全局角度出发,系统分析了旋转惯导系统在静基座条件下的误差传播规律。利用局部分析法讨论了旋转对惯性器件常值误差、标度因数误差以及安装误差的抑制情况,讨论了调制速度与陀螺仪标度因数误差、安装误差耦合所产生误差的特点,给出了组建旋转惯导系统时惯性元件的选择准则;利用全局分析法推导了多误差源同时激励下旋转惯导系统的误差传播模型,得到了导航误差的时域解析表达式。最后通过仿真验证了理论分析的正确性。研究结果为半球谐振陀螺旋转惯导系统的工程设计、改进提供一定的理论支持。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 惯性导航 旋转 误差抑制

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利用固态半球谐振陀螺的空间惯性基准单元的飞行试验

11

作者 G.Londerville R.Ciolino +1 位作者 D.Haley 虎刚 《控制工程（北京）》 1997年第4期44-56,共13页

要空间惯性基准单元(SIRU)是用在飞行器定点及控制系统中的容错性好、可靠性高的惯性基准。由Litton制导及控制机构开发的SIRU使用了半球谐振陀螺的固态技(?)。1994年1月,应用物理实验室(APL)为其近地小行星交会(NEAR)任务选择了SIRU。1... 要空间惯性基准单元(SIRU)是用在飞行器定点及控制系统中的容错性好、可靠性高的惯性基准。由Litton制导及控制机构开发的SIRU使用了半球谐振陀螺的固态技(?)。1994年1月,应用物理实验室(APL)为其近地小行星交会(NEAR)任务选择了SIRU。1996年2月发射的NEAR飞行器将在1999年1月与"爱神"小行星交会。飞行器在进入该小行星的轨道后将收集其成份及结构方面的数据。SIRU在任务过程中将持续地运行。Litton的核心SIRU系统可满足NEAR任务所用惯性测量基准的长寿命、高可靠性、小质量以及低功耗要求。Litton针对APL的特殊需要定制SIRU,亦即:两个共线布置的加速度计被替换为四个加速度计(三个正交,一个斜装);附加高速率敏感模式;以及按照飞行器功率总线配做功率源。本文将对NEAR任务的轮廓及其姿态控制系统加以概述。文中将详细介绍对核心SIRU的改进以及其飞行性能相对于地面验收试验结果的比较情况。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 SIRU 惯性基准 飞行试验

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半球谐振陀螺的关键技术──信号闭环检测理论及电路 被引量：10

12

作者 郭栓运 于集建 《应用光学》 CAS CSCD 1994年第5期45-49,共5页

为了解决新型惯性器件半球谐振陀螺信号检测关键技术，提出一种闭环反馈理论。从半球谐振陀螺激励入手，详细分析闭环检测的理论方法，根据此理论依据完成半球谐振陀螺的闭环检测电子线路模块，实现转速测量。

关键词 陀螺 惯性器件 信号检测 闭环反馈 半球谐振子

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力平衡模式下半球谐振陀螺数字控制回路设计 被引量：3

13

作者 刘宇 刘松 +2 位作者 彭慧 方针 周本清 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期899-903,共5页

由于半球谐振陀螺(HRG)特殊的工作原理、制作工艺及装配误差对陀螺精度和性能的影响,需控制电路对其进行修正和补偿,现有半球谐振陀螺控制电路对陀螺的精度提高有限,仅达0.07(°)/h。该文主要阐述了半球谐振陀螺在力平衡模式下的工... 由于半球谐振陀螺(HRG)特殊的工作原理、制作工艺及装配误差对陀螺精度和性能的影响,需控制电路对其进行修正和补偿,现有半球谐振陀螺控制电路对陀螺的精度提高有限,仅达0.07(°)/h。该文主要阐述了半球谐振陀螺在力平衡模式下的工作原理,对半球谐振陀螺的误差进行了分析,介绍了比例、积分、微分(PID)控制算法,并对所设计的数字控制回路进行分析。试验结果表明,采用该数字控制回路设计方案能有效改善半球谐振陀螺性能,与已有控制电路比,陀螺精度可达0.005(°)/h,更好地满足了其应用于航空领域的精度要求。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺(hrg) 比例、积分、微分(PID) 数字控制回路 零偏稳定性

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半球谐振陀螺在宇宙飞船上的应用 被引量：32

14

作者 吕志清 《压电与声光》 CSCD 北大核心 1999年第5期349-353,共5页

半球谐振陀螺（ＨＲＧ）作为一种惯性级陀螺经历了曲折的发展历程。９０ 年代初，美国Ｄｅｌｃｏ 公司的ＨＲＧ已达到实用水平并已小批量生产。１９９４ 年５ 月，世界上最大的惯性系统制造商之一的利顿公司宣布收购Ｄｅｌｃｏ 公司，... 半球谐振陀螺（ＨＲＧ）作为一种惯性级陀螺经历了曲折的发展历程。９０ 年代初，美国Ｄｅｌｃｏ 公司的ＨＲＧ已达到实用水平并已小批量生产。１９９４ 年５ 月，世界上最大的惯性系统制造商之一的利顿公司宣布收购Ｄｅｌｃｏ 公司，在中国研究者心目中打了一个很大的问号。当人们还在猜测这次兼并的内幕的时候，ＨＲＧ已贴上利顿公司的标签，登上了航天应用的舞台。可见，ＨＲＧ具有很强的生命力，可用于航空惯导系统、兵器惯导系统，更是空间任务的最佳选择。文章简述了ＨＲＧ的国内外发展状况和应用前景，对发展ＨＲＧ的目标、技术关键和途径提出了粗浅的看法。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 hrg 空间任务 宇宙飞船

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力反馈模式半球谐振陀螺仪的正交控制 被引量：2

15

作者 赵洪波 任顺清 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期533-539,共7页

介绍了半球谐振陀螺仪在力反馈工作模式下的普通控制与正交控制的概念,推导了半球谐振子唇沿振动和波腹方位角表达式,建立了谐振子存在密度不均匀缺陷时谐振子的动力学方程,由此得到了谐振子振动位移的状态方程,进而通过解微分方程求出... 介绍了半球谐振陀螺仪在力反馈工作模式下的普通控制与正交控制的概念,推导了半球谐振子唇沿振动和波腹方位角表达式,建立了谐振子存在密度不均匀缺陷时谐振子的动力学方程,由此得到了谐振子振动位移的状态方程,进而通过解微分方程求出了状态方程的精确解析解。然后给出了普通控制方法和正交控制方法的主激励电压与辅助激励电压比值的表达式,由此可精确估计陀螺的输入角速率。对这两种控制方法的解算角速率误差进行了比较与仿真分析,分析表明正交控制方法可有效抑制半球谐振子工艺缺陷带来的误差。最后给出了两种工作模式下为保证半球谐振陀螺角速率估计精度所要求的密度四次谐波的允差。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺(hrg) 力反馈工作模式 密度分布不均匀 正交控制

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检测误差对半球谐振陀螺进动因子的影响分析 被引量：1

16

作者 韩世川 林翠平 +2 位作者 陈婷婷 雷霆 卜继军 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第2期226-230,共5页

全角(WA)模式的半球谐振陀螺(HRG)进动因子只与球壳谐振子的物理尺寸有关,但由于读出电极非正交耦合及间隙失配、检测电路增益误差等检测误差,导致进动因子的周向一致性退化。该文首先对理想半球谐振陀螺的进动因子进行了理论推导,然后... 全角(WA)模式的半球谐振陀螺(HRG)进动因子只与球壳谐振子的物理尺寸有关,但由于读出电极非正交耦合及间隙失配、检测电路增益误差等检测误差,导致进动因子的周向一致性退化。该文首先对理想半球谐振陀螺的进动因子进行了理论推导,然后针对检测误差对进动因子的影响进行了分析,结合具体的全角模式控制电路与算法,提出了检测误差的校正方法,最后通过实验验证了该校正方法的有效性。实验结果表明,进动因子的周向一致性提升了2个数量级。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺(hrg) 全角(WA)模式 进动因子 检测误差

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力反馈模式半球谐振陀螺幅度控制方法优化 被引量：6

17

作者 严隆辉 江黎 +2 位作者 蒋春桥 杨峰 文路 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第2期197-199,共3页

半球谐振陀螺(HRG)幅度控制环路用于陀螺的振动激发和振动幅度维持,工作于力反馈模式的半球谐振陀螺,其标度因数与陀螺振动幅度成正比。该文对半球陀螺力反馈模式工作原理进行了理论推导,然后分析了传统幅度控制方式受外界温度变化、电... 半球谐振陀螺(HRG)幅度控制环路用于陀螺的振动激发和振动幅度维持,工作于力反馈模式的半球谐振陀螺,其标度因数与陀螺振动幅度成正比。该文对半球陀螺力反馈模式工作原理进行了理论推导,然后分析了传统幅度控制方式受外界温度变化、电子元器件老化等原因影响,将会导致半球陀螺标度因数发生变化,最后提出了半球陀螺幅度控制的优化方法,在实现相同标度因数稳定性的的情况下,大幅降低电路实现难度。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺(hrg) 力反馈模式(FTR) 幅度控制 标度因数 优化方法

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半球谐振陀螺静电驱动建模与分析 被引量：3

18

作者 文路 江黎 +2 位作者 蒋春桥 林丙涛 严隆辉 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第2期189-192,共4页

该文构建了半球谐振陀螺(HRG)谐振子的静电驱动模型,对半球谐振子的1/2倍、1倍、2倍和更高阶频率电压信号的静电驱动力进行了理论推导分析。结果表明,该文得到的半球谐振子仅对其1/2倍、1倍及2倍谐振频率敏感,对其他频率信号不敏感。并... 该文构建了半球谐振陀螺(HRG)谐振子的静电驱动模型,对半球谐振子的1/2倍、1倍、2倍和更高阶频率电压信号的静电驱动力进行了理论推导分析。结果表明,该文得到的半球谐振子仅对其1/2倍、1倍及2倍谐振频率敏感,对其他频率信号不敏感。并推导出施加不同方式驱动电压信号力的大小,为半球谐振陀螺的驱动和闭环电路设计提供了依据。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺(hrg) 驱动电压 静电驱动模型 谐振频率 电压信号

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半球谐振陀螺在海洋导航定位中的应用 被引量：6

19

作者 李鼎 许江宁 何泓洋 《导航定位学报》 CSCD 2020年第3期23-31,共9页

为进一步研究惯性导航系统,介绍1种具有高精度、高稳定性、长使用寿命的固态振动陀螺:给出半球谐振陀螺的结构和工作原理;阐述其国内外发展历程、研究现状和实际应用;最后分析半球谐振陀螺在海洋导航定位中的发展潜力和发展趋势。

关键词 半球谐振陀螺 导航 惯性技术 海洋导航

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一种改进PSO-ARMA半球谐振陀螺温度误差建模方法 被引量：10

20

作者 吴宗收 汪立新 +1 位作者 李新三 李灿 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1050-1056,共7页

为减小半球谐振陀螺(HRG)在温度效应下产生的漂移,建立了温度漂移补偿模型,对与温度有关的确定性漂移进行了补偿。提出了一种改进PSO-ARMA建模方法,对不确定性漂移进行了补偿。改进的PSO-ARMA建模方法将惯性权值递减策略引入到反向学习... 为减小半球谐振陀螺(HRG)在温度效应下产生的漂移,建立了温度漂移补偿模型,对与温度有关的确定性漂移进行了补偿。提出了一种改进PSO-ARMA建模方法,对不确定性漂移进行了补偿。改进的PSO-ARMA建模方法将惯性权值递减策略引入到反向学习粒子群优化(PSO)算法中,提高算法跳出局部、快速收敛的能力,在建模时利用改进的PSO算法对ARMA参数寻优,以提高模型的精度。利用半球谐振陀螺升温实验数据进行了检验,经该模型补偿后,陀螺输出精度可达0.07°/h,且较传统ARMA建模方法精度提高了一倍。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺(hrg) ARMA 粒子群优化(PSO)算法 反向学习 温度漂移补偿模型

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