论文摘要
为了实现对滑翔增程弹的简易控制，首先要准确地测出弹体在飞行过程中随时间变化的姿态角。本文研究采用外转子结构三自由度机械陀螺对弹体姿态角(俯仰角和滚转角)进行测量的情况。由于滑翔增程弹在飞行过程中偏航角始终很小，可以忽略，所以主要保证俯仰角和滚转角测量的准确性。本文中利用动量定理和动量矩定理，推导出滑翔增程弹空间六自由度运动方程的一般形式。利用欧拉方法，推导了陀螺仪内、外框架和陀螺转子相对弹体转动的微分方程，并与弹体六自由度运动方程相结合，得到了陀螺仪测量弹体姿态角的数学仿真模型。在滑翔增程弹低速滚转和滚转角速度为零的两种飞行条件下，陀螺模型在理想条件下的仿真结果与弹道方程求得的结果符合较好。分析了摩擦力矩、静不平衡力矩、动不平衡力矩和陀螺转子动量矩对陀螺漂移度的影响。其中，摩擦力矩和陀螺转子X(转子轴)向质心偏差引起的静不平衡力矩使陀螺仪转子轴产生漂移较大，对陀螺仪测量精度影响较大；Y向或Z向质心偏差引起的静不平衡力矩，以及动不平衡力矩主要使陀螺测量结果产生振荡；在一定范围内增大陀螺转子动量矩，可以减小陀螺漂移，提高陀螺仪测量精度。在尽量减小对陀螺测量精度影响较大的干扰因素的前提下，对陀螺仪进行了参数优化设计。为了提高测量的准确度，提出了简单的数学补偿方法。
论文目录
摘要ABSTRACT1 绪论1.1 课题研究的背景和意义1.2 滑翔增程弹国内外发展现状和发展趋势1.3 滑翔增程弹的基本特点1.4 本文的研究目的和所作的工作2 滑翔增程炮弹的受力分析及刚体弹道模型的建立2.1 常用坐标系的建立2.2 坐标系基本变化矩阵及坐标变换2.3 作用在滑翔增程炮弹上的力和力矩2.3.1 风对气动力的影响2.3.2 滑翔增程炮弹所受到的力2.3.3 滑翔增程炮弹所受的力矩2.4 滑翔增程炮弹运动方程组的建立2.4.1 动力学方程2.4.2 运动学方程2.4.3 质量变化方程2.4.4 几何关系方程2.4.5 控制关系方程2.5 弹丸运动方程组2.6 弹道计算与仿真3 陀螺仪转动运动方程的建立3.1 陀螺仪的结构形式以及陀螺仪在弹体上的安装方式3.2 三自由度陀螺仪的假设条件3.3 姿态传感器坐标系的建立3.3.1 第二弹体坐标系3.3.2 陀螺参考坐标系3.3.3 陀螺外框架坐标系3.3.4 陀螺内框架坐标系3.3.5 陀螺转子坐标系3.4 坐标系基本变化矩阵及坐标变换3.5 陀螺仪测量弹体姿态角原理3.5.1 陀螺仪随弹体飞行过程中的三个不同的运动状态3.5.2 弹体姿态角与陀螺内、外框架的转动角之间的关系3.5.3 弹体在接近匀速滚转的情况下姿态角与陀螺仪外环输出的关系3.5.4 弹体滚转角速率为零时姿态角与陀螺仪输出的关系3.6 陀螺仪所受力矩分析3.6.1 陀螺仪所受力矩分类3.6.2 静不平衡力矩3.6.3 动不平衡力矩3.6.4 摩擦力矩和陀螺电机驱动力矩3.7 应用欧拉运动方程式推导陀螺仪随弹体飞行过程中的转动方程式3.7.1 陀螺仪外框架转动方程3.7.2 陀螺仪内框架转动方程3.7.3 陀螺仪转子转动方程3.8 陀螺转动方程式的简化3.9 陀螺的解锁过程分析3.10 陀螺随弹体飞行过程中的运动方程3.11 本章小结4 滑翔增程弹低速滚转条件下陀螺模型仿真与结果分析4.1 弹体低速滚转条件下理想陀螺仪的结果输出与分析4.2 弹体低速滚转条件下摩擦力矩对陀螺漂移的影响4.3 弹体低速滚转条件下静不平衡力矩对陀螺漂移的影响4.3.1 陀螺转子X向存在质心偏差时对陀螺漂移的影响4.3.2 陀螺转子 Y向或 Z向存在质心偏差时对陀螺漂移的影响4.4 弹体低速滚转条件下动不平衡力矩对陀螺漂移的影响4.5 弹体低速滚转条件下陀螺转子动量矩对陀螺漂移的影响4.6 弹体低速滚转条件下陀螺参数的设计4.7 弹体低速滚转条件下陀螺测量结果的补偿4.8 本章小结5 滑翔增程弹滚转角速率为零条件下陀螺模型仿真与结果分析5.1 弹体滚转角速率为零时理想陀螺的输出结果5.2 弹体滚转角速率为零条件下摩擦力矩对陀螺漂移的影响5.3 弹体滚转角速率为零条件下静不平衡力矩对陀螺漂移的影响5.3.1 陀螺转子X向存在质心偏差时对陀螺精度的影响5.3.2 陀螺转子 Y向或Z向存在质心偏差时对陀螺精度的影响5.4 弹体滚转角速率为零条件下动不平衡力矩对陀螺漂移的影响5.5 弹体滚转角速率为零条件下陀螺转子动量矩对陀漂移的影响5.6 弹体受扰动时的陀螺输出结果5.7 弹体滚转角速率为零条件下陀螺参数的设计5.8 弹体滚转角速率为零条件下对于陀螺测量结果误差的补偿5.9 本章小结6 结束语致谢参考文献
相关论文文献
标签：滑翔增程弹论文; 姿态角论文; 机械陀螺仪论文; 陀螺漂移论文; 参数设计论文; 补偿论文;
