專利名稱:高隔離度慣性系統(tǒng)角擾動(dòng)測(cè)量裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精確制導(dǎo)設(shè)備構(gòu)造技術(shù)，具體地說(shuō)是一種減小載機(jī)對(duì)慣性 系統(tǒng)擾動(dòng)的高隔離度慣性系統(tǒng)角擾動(dòng)測(cè)量裝置及其應(yīng)用。
技術(shù)背景
慣性傳感器廣泛應(yīng)用于精確制導(dǎo)武器等的慣性系統(tǒng)中。慣性系統(tǒng)控制 技術(shù)是武器精確制導(dǎo)的核心技術(shù)，慣性系統(tǒng)對(duì)載機(jī)擾動(dòng)的隔離度是慣性系 統(tǒng)控制的核心性能指標(biāo)。國(guó)外的慣性系統(tǒng)普遍釆用速率陀螺和角加速度計(jì) 信號(hào)反饋控制的穩(wěn)定控制策略。這種控制策略由于受國(guó)內(nèi)元器件制造工藝
水平等因素的限制，慣性系統(tǒng)的隔離度指標(biāo)(衰減到10%左右，達(dá)到3mrad) 一直與發(fā)達(dá)國(guó)家的指標(biāo)(衰減到2%左右，達(dá)到500prad)相差甚遠(yuǎn)，此項(xiàng) 指標(biāo)的差距導(dǎo)致了我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家在慣性系統(tǒng)控制技術(shù)方面的差距，制約 著武器系統(tǒng)在目標(biāo)成像質(zhì)量、搜索難度、跟蹤質(zhì)量和打擊精度等各方面性 能的進(jìn)一步提高。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上慣性系統(tǒng)的隔離度及所引起的其它相關(guān)問(wèn)題，本發(fā)明的 目的在于提供一種適合國(guó)內(nèi)工藝水平的、易于實(shí)現(xiàn)的能提高慣性系統(tǒng)隔離 度的慣性系統(tǒng)角擾動(dòng)測(cè)量裝置及其應(yīng)用。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所釆用的技術(shù)方案如下
慣性系統(tǒng)角擾動(dòng)測(cè)量裝置由2個(gè)線加速度傳感器組成，2個(gè)線加速度 傳感器被安裝在同一平面上，其敏感軸相互平行，并且其敏感中心的連線 垂直于2個(gè)線加速度傳感器的敏感軸方向。
所述慣性系統(tǒng)角擾動(dòng)測(cè)量裝置的應(yīng)用采用所述測(cè)量裝置測(cè)量平面運(yùn) 動(dòng)剛體的瞬時(shí)角加速度。
本發(fā)明的有益效果是
1.可根據(jù)需要采用本發(fā)明或幾個(gè)本發(fā)明的組合來(lái)測(cè)量平面或空間運(yùn)動(dòng) 剛體及剛體上某個(gè)表面的瞬時(shí)角加速度，并且測(cè)量速度快，實(shí)時(shí)性好，可 在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)工藝水平的條件下，進(jìn)一步提高慣性系統(tǒng)的擾動(dòng)隔離度，從而 達(dá)到提高慣性系統(tǒng)性能的目的。2. 由于本發(fā)明的可靠性好，能適應(yīng)較惡劣的工作環(huán)境，安裝調(diào)試比較 方便，可以進(jìn)一步提升武器系統(tǒng)的適應(yīng)能力。
3. 由于本發(fā)明的體積小，重量輕，幾乎不對(duì)系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響， 可簡(jiǎn)化慣性系統(tǒng)其他部分的設(shè)計(jì)和制造難度。
附困說(shuō)明

圖1-1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖l-2為本發(fā)明應(yīng)用圖l-l所示裝置測(cè)量做平面運(yùn)動(dòng)剛體的瞬時(shí)角加速 度的工作原理圖。 M實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一 步說(shuō)明。 實(shí)施例1
如圖l-l所示，測(cè)量裝置由第一線加速度傳感器l、第二線加速度傳感器 2組成，可直接用來(lái)測(cè)量剛體做平面運(yùn)動(dòng)時(shí)的角加速度；2個(gè)線加速度傳感器 被安裝在同一塊電路板H上，其第一線加速度傳感器的敏感軸vl與第二線加 速度傳感器的敏感軸v2相互平行，并且2個(gè)線加速度傳感器的敏感中心連線 u垂直于2個(gè)線加速度傳感器的敏感軸，電路板上有四個(gè)安裝孔M。
如圖1-2所示，測(cè)量做平面運(yùn)動(dòng)剛體的瞬時(shí)角加速度的測(cè)量方法及原理 如下
空間平面P作平面運(yùn)動(dòng)，在空間平面P上安裝測(cè)量裝置電路板H。設(shè) 第一、二線加速度傳感器l、 2的敏感中心分別為第一敏感中心A、第二敏 感中心B，第一線加速度傳感器敏感軸H與第二線加速度傳感器敏感軸麗: 平行，并且兩敏感中心間連線^與兩敏感軸方向垂直。取空間平面P上任 一點(diǎn)為基點(diǎn)O,并以基點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系Oxy,其x坐標(biāo)軸平行 于兩敏感軸Zg和M， y坐標(biāo)軸平行于兩敏感中心連線Z^，兩敏感中心連 線1"^與x坐標(biāo)軸交于點(diǎn)C。
設(shè)某一時(shí)刻空間平面P上的基點(diǎn)O、第一敏感中心A和第二敏感中心 B的加速度分別為基點(diǎn)加速度a0、第一敏感中心加速度aA和第二敏感中心 加速度aB,由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可得
其中"'&和<74分別為第 一 敏感中心A相對(duì)于基點(diǎn)O的切向加速度和法向加速度，"'，和"'^分別為第二敏感中心B相對(duì)于基點(diǎn)O的切向加速度和 法向加速度。為了方便，本發(fā)明令<);| = "、 ""(u = "
= ./ ，
則有如下關(guān)系
<formula>formula see original document page 5</formula>(3)
<formula>formula see original document page 5</formula>(4)
其中e為空間平面p的角加速度，q為空間平面p的角速度，l巧l為基
點(diǎn)O到第一敏感中心A的距離。設(shè)第一敏感中心加速度a,、在第一線加速度 傳感器敏感軸^上的分量為w:<formula>formula see original document page 5</formula>(5)
其中0A為第一敏感中心A相對(duì)于基點(diǎn)O的位置矢量^i與x坐標(biāo)軸間 的夾角，,為基點(diǎn)加速度a。與x坐標(biāo)軸的夾角。 參見(jiàn)圖l-2所示的幾何關(guān)系
<formula>formula see original document page 5</formula>(6)
<formula>formula see original document page 5</formula>(7)
得到
(9C
按照以上相同的步驟，<formula>formula see original document page 5</formula>(8)
./'代入式(2)中，得至U
二敏感中心加速度aB,設(shè)第二敏感中心加速度3B在第二線加速度傳感器的
敏感軸麗方向上的分量"為
<formula>formula see original document page 5</formula>9
其中&為第二敏感中心B相對(duì)于基點(diǎn)O位置矢量^與x坐標(biāo)軸間的夾 角。定義第一線加速度傳感器1與第二線加速度傳感器2的敏感讀數(shù)之差
<formula>formula see original document page 6</formula>
(11 )
由兩敏感中心間連線I5與第一敏感中心A與點(diǎn)c的連線l:^!'及第二敏
感中心B與點(diǎn)C的連線33間的幾何關(guān)系
<formula>formula see original document page 6</formula>(12)
可得到
<formula>formula see original document page 6</formula>(13)
從而得到空間平面P做平面運(yùn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)角加速度:
<formula>formula see original document page 6</formula>(14)
由以上過(guò)程可見(jiàn)，角加速度s的大小與基點(diǎn)O位置的選取無(wú)關(guān)。利用 本發(fā)明只進(jìn)行一次減法和一次除法運(yùn)算，便可求得作平面運(yùn)動(dòng)的剛體角加 速度，十分方便。
權(quán)利要求
1.一種高隔離度慣性系統(tǒng)角擾動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于由2個(gè)線加速度傳感器組成，2個(gè)線加速度傳感器被安裝在同一平面上，其敏感軸相互平行，并且其敏感中心的連線垂直于2個(gè)線加速度傳感器的敏感軸方向。
2. —種權(quán)利要求
l所述高隔離度慣性系統(tǒng)角擾動(dòng)測(cè)量裝置的應(yīng)用，其 特征在于釆用所述測(cè)量裝置測(cè)量平面運(yùn)動(dòng)剛體的瞬時(shí)角加速度。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種高隔離度慣性系統(tǒng)角擾動(dòng)測(cè)量裝置及其應(yīng)用。其測(cè)量裝置是由2個(gè)線加速度傳感器組成，所述的2個(gè)線加速度傳感器被安裝在同一平面上，其敏感軸相互平行，并且其敏感中心的連線垂直于2個(gè)線加速度傳感器的敏感軸方向。采用所述測(cè)量裝置可以測(cè)量平面運(yùn)動(dòng)剛體的瞬時(shí)角加速度。由于本發(fā)明測(cè)量速度快，占用控制器資源少，非常有利于慣性系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，對(duì)消除載機(jī)對(duì)慣性系統(tǒng)的擾動(dòng)很有作用。本發(fā)明體積小，重量輕，幾乎不對(duì)慣性系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，便于安裝調(diào)試，可靠性好，能提高慣性系統(tǒng)的總體性能。
文檔編號(hào)F42B15/00GKCN101201234SQ200610134748
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年12月13日
發(fā)明者史澤林, 張東明, 張代軍, 琳 林, 王洪福, 羅海波 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan