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超低價尋北儀淺談垂直陀螺儀讓飛行器更穩定
- 2019-06-24-

超低價尋北儀垂直陀螺儀是指用來測量導彈彈體偏航角和滾動角的二自由度陀螺儀。該陀螺儀在彈上安裝時轉子軸垂直于發射平面,導彈發射前,把轉子軸校正到水平位置,外框架軸在發射平面內,陀螺輸出為偏航角。導彈發射前,內框架軸與發射點的地垂線相重合,這時,內框架軸與導彈縱軸重合,導彈垂直起飛時,則陀螺輸出與滾動角成比例的信號。


垂直陀螺儀同時還是一款基于MEMS器件的高性能、低價位的垂直陀螺系統,用于測量運動載體的俯仰,橫滾角度,3軸加速度和3軸角速度信息。它可廣泛用于無人機、飛行器制導與控制、姿態參考系統、平臺穩定、機器人、天線穩定、與GPS組合、通用航空等系統。在現代飛機上應用非常普遍,它可以精確測量飛機的姿態角并輸出與姿態角成比例的電信號,提供給計算機,最終在儀表上顯示。


為了測量和輸出飛機的姿態信號,垂直陀螺儀上安裝了俯仰同步器和傾斜同步器,分別輸出俯仰角和傾斜角電信號。而為了減小縱向加速度誤差,垂直陀螺儀安裝了俯仰直立和水平修正斷開電門,在存在縱向加速度時切斷陀螺儀的俯仰修正;為了減小盤旋誤差,垂直陀螺儀安裝了傾斜直立和水平修正斷開電門,在盤旋傾斜時切斷陀螺儀的傾斜修正。


垂直陀螺儀整個裝置內部分為上下兩部分,上半艙容納陀螺儀的機電設備,下半艙則包含了所有的系統電子器件。上半艙的基本部件主要由陀螺轉子、常平架、角度傳感器、力矩器四個部分構成。

(1)陀螺轉子:常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機、無刷直流電機等拖動方法來使陀螺轉子繞自轉軸高速旋轉,并使其轉速近似為常值。

(2)常平架:陀螺儀的內、外框架,或稱內、外環,它是使陀螺自轉軸獲得所需轉動自由度的結構,同時也是支撐整個陀螺儀運轉的機械結構。

(3)角度傳感器:用來測量陀螺儀內外環以及框架轉軸之間的轉動角度,此角度就是測量的飛機的姿態角。通常,陀螺系統中有兩組角度傳感器,一組安裝在框架上,一組安裝在外環相應的支撐結構上。

(4)力矩器:用來為主軸位置的修正提供修正力矩補償。在陀螺系統中,一般有兩組修正力矩器,分別安裝在框架和外環支撐殼體上。


陀螺儀是利用高速回轉體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉軸的一個或二個軸的角運動檢測裝置。利用其他原理制成的角運動檢測裝置起同樣功能的也稱陀螺儀。


陀螺儀可感測一軸或多軸的旋轉角速度,可精準感測自由空間中的復雜移動動作,因此,陀螺儀成為追蹤物體移動方位與旋轉動作的必要運動傳感器。不像加速器與電子羅盤,陀螺儀不須借助任何如重力或磁場等的外在力量,能夠自主性的發揮其功能。所以,從理論上講只用陀螺儀是可以完成姿態導航的任務的。


陀螺儀的特性就是高頻特性好,可以測量高速的旋轉運動。缺點是存在零點漂移,容易受溫度/加速度等的影響。


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