探測制導(dǎo)與控制技術(shù)教學(xué)大綱 慣性導(dǎo)航

1、慣性導(dǎo)航課程教學(xué)大綱課程代碼：110242202課程英文名稱：Inertialnavigation課程總學(xué)時(shí)：32講課：32實(shí)驗(yàn)：0上機(jī)：0適用專業(yè)：探測制導(dǎo)與控制技術(shù)專業(yè)大綱編寫（修訂）時(shí)間：2017.7一、大綱使用說明（一）課程的地位及教學(xué)目標(biāo)慣性導(dǎo)航是探測制導(dǎo)與控制技術(shù)專業(yè)課，它是在前期相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課后，直接為飛行器導(dǎo)航定位技術(shù)服務(wù)，解決導(dǎo)航、制導(dǎo)和飛行器控制工程實(shí)際問題。本課程講授內(nèi)容涵蓋慣性導(dǎo)航原理，陀螺技術(shù)，加速度計(jì)技術(shù)，平臺(tái)式慣性導(dǎo)航技術(shù)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)。通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可掌握慣性導(dǎo)航定位基本原理和各種導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。（二）知識(shí)、能力及技能方面的基本要求慣性導(dǎo)航是探測制

2、導(dǎo)與控制技術(shù)專業(yè)的一門主要的專業(yè)課程。學(xué)完這門課程，應(yīng)使學(xué)生了解慣性導(dǎo)航課程內(nèi)容及其學(xué)習(xí)方法；掌握導(dǎo)航技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，包括地球坐標(biāo)系及各種導(dǎo)航系統(tǒng)的基本導(dǎo)航思想；掌握導(dǎo)航定位最基本的推算航位計(jì)算公式，掌握慣性導(dǎo)航的基本原理，陀螺技術(shù)，加速度計(jì)技術(shù)，平臺(tái)式慣性導(dǎo)航技術(shù)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)，具有針對(duì)慣性導(dǎo)航方面的實(shí)際問題運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行分析和實(shí)際解決問題的能力。（三）實(shí)施說明本課程著重于在工程應(yīng)用中能熟練運(yùn)用慣性技術(shù)解決實(shí)際問題能力培養(yǎng)，教師應(yīng)在理論知識(shí)講解的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地選一些典型的案例進(jìn)行分析，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去，真正學(xué)以至用。（四）對(duì)先修課的要求高等數(shù)學(xué)，陀螺力學(xué)，電

3、路，模擬電子技術(shù)，控制電機(jī)，伺服系統(tǒng)，自控原理。（五）對(duì)習(xí)題課、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的要求對(duì)涉及到的每一章節(jié)的內(nèi)容應(yīng)選典型題進(jìn)行課上講解及留做課后作業(yè)，在習(xí)題的訓(xùn)練過程中加深對(duì)知識(shí)的理解和把握。（六）課程考核方式.考核方式：考查。.考核目標(biāo)：在考核學(xué)生對(duì)慣性導(dǎo)航的基本知識(shí)、基本原理和方法掌握的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考核學(xué)生的選擇、使用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)能力和利用慣性元件設(shè)計(jì)簡單的導(dǎo)航系統(tǒng)的能力。3成績構(gòu)成：本課程的總成績主要由三部分組成：平時(shí)成績（包括作業(yè)情況、出勤情況等），期末考試成績組成。（七）參考書目慣性技術(shù)，鄧正隆編著，哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006船舶導(dǎo)航定位系統(tǒng)，趙琳，趙玉新等編，哈爾濱工程大學(xué)出版社，200

4、8高精度慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)，艾佛里爾.8.查特菲爾德.武鳳德等譯，國防工業(yè)出版社,2002二、中文摘要本課程是探測制導(dǎo)與控制專業(yè)學(xué)生必修的一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程。課程通過對(duì)控制電機(jī)內(nèi)容的講授，使學(xué)生掌握控制電機(jī)的基本知識(shí)、基本原理和基本方法，并具有選擇、控制、使用控制電機(jī)和利用控制電機(jī)設(shè)計(jì)簡單系統(tǒng)的能力。課程主要內(nèi)容包括控制電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性、控制方法、選擇方法和使用方法等。本課程將為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及相關(guān)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等奠定重要的基礎(chǔ)。三、課程學(xué)時(shí)總體分配表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)講課實(shí)驗(yàn)上機(jī)1緒論221.1導(dǎo)航的基本概念、定位原理22慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)知識(shí)442.1慣性空間、慣性參考

5、系、地球參考橢球和重力場22.2慣性導(dǎo)航中的坐標(biāo)系和方向余弦陣23慣性元件663.1轉(zhuǎn)子陀螺儀力學(xué)基礎(chǔ)及特性23.2加速度計(jì)測量比力原理23.3陀螺儀和加速度計(jì)的誤差及模型2陀螺儀演示實(shí)驗(yàn)4陀螺穩(wěn)定平臺(tái)884.1單軸積分陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)24.2單軸積分陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的修正原理24.3三軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)24.4用二自由度陀螺儀構(gòu)成的穩(wěn)定平臺(tái)2單軸積分陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)仿真5平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)原理885.1比力方程25.2指北方位慣導(dǎo)系統(tǒng)原理25.3自由方位慣導(dǎo)系統(tǒng)原理及力學(xué)編排25.4游動(dòng)方位慣導(dǎo)系統(tǒng)原理及力學(xué)編排2自球位慣導(dǎo)系統(tǒng)原理及力學(xué)編排仿真6平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)446.1平臺(tái)初始粗對(duì)準(zhǔn)26.2平臺(tái)初始精

6、對(duì)準(zhǔn)2合計(jì)3232四、教學(xué)內(nèi)容及基本要求第1部分緒論總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）:2講課:2實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0第1.1部分導(dǎo)航的基本概念、定位原理（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）了解導(dǎo)航的基本類型；2）熟悉慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理；3）掌握慣性導(dǎo)航的基本概念和基本定位原理。重點(diǎn)：慣性導(dǎo)航的基本概念和基本定位原理難點(diǎn)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理習(xí)題：慣性導(dǎo)航的基本概念和基本定位原理習(xí)題第2部分慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)知識(shí)總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）:4講課:4實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0第2.1部分慣性空間、慣性參考系、地球參考橢球和重力場（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）掌握慣性參照系；2）掌握物體在慣性參照系和在非參照系中的運(yùn)動(dòng)；3）掌握垂線及緯度及地

7、球重力場定義重點(diǎn)：物體在慣性參照系和在非參照系中的運(yùn)動(dòng)難點(diǎn)：慣性空間習(xí)題：物體在慣性參照系和在非參照系中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題第2.2部分慣性導(dǎo)航中的坐標(biāo)系和方向余弦陣（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）熟悉慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中常用坐標(biāo)系；2）掌握方向余弦陣的定義和性質(zhì)；3）掌握方向余弦陣求取的方法。重點(diǎn)：方向余弦陣求取的方法難點(diǎn)：方向余弦陣的定義和性質(zhì)習(xí)題：方向余弦陣求取的方法計(jì)算第3部分慣性元件總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）:6講課:6實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0第3.1部分轉(zhuǎn)子陀螺儀力學(xué)基礎(chǔ)及特性（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）了解常用陀螺儀結(jié)構(gòu)和原理；2）掌握定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的動(dòng)量矩及動(dòng)量矩定理；3）掌握陀螺儀的進(jìn)動(dòng)和章動(dòng)特性；4）掌握單自

8、由度陀螺儀的運(yùn)動(dòng)特性和傳遞函數(shù)。重點(diǎn)：陀螺儀進(jìn)動(dòng)和章動(dòng)特性、單自由度陀螺儀的運(yùn)動(dòng)特性和傳遞函數(shù)難點(diǎn)：單自由度陀螺儀的運(yùn)動(dòng)特性和傳遞函數(shù)習(xí)題：陀螺儀的運(yùn)動(dòng)特性和傳遞函數(shù)建立習(xí)題第3.2部分加速度計(jì)測量比力原理（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）掌握比力概念；2）掌握加速度計(jì)對(duì)比力的測量；3）熟悉加速度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)和原理重點(diǎn)：加速度計(jì)對(duì)比力的測量難點(diǎn)：比力概念習(xí)題：加速度計(jì)對(duì)比力的測量的方法習(xí)題第3.3部分陀螺儀和加速度計(jì)的誤差及模型（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）掌握陀螺儀誤差的產(chǎn)生及數(shù)學(xué)模型；2）掌握加速度計(jì)誤差的產(chǎn)生及數(shù)學(xué)模型；3）掌握加速度計(jì)和陀螺儀數(shù)學(xué)模型在慣性導(dǎo)航中的應(yīng)用。重點(diǎn)：加速度計(jì)和陀螺儀數(shù)

9、學(xué)模型在慣性導(dǎo)航中的應(yīng)用難點(diǎn)：陀螺儀誤差的產(chǎn)生及數(shù)學(xué)模型、加速度計(jì)誤差的產(chǎn)生及數(shù)學(xué)模型習(xí)題：加速度計(jì)和陀螺儀數(shù)學(xué)模型在慣性導(dǎo)航中的應(yīng)用習(xí)題第4部分陀螺穩(wěn)定平臺(tái)總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）:8講課:8實(shí)驗(yàn):0上機(jī):第4.1部分單軸積分陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）了解陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的分類；2）掌握陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的基本概念、組成與穩(wěn)定原理；3）掌握幾何穩(wěn)定狀態(tài)分析。重點(diǎn)：陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的基本概念、組成與穩(wěn)定原理及穩(wěn)定狀態(tài)分析難點(diǎn)：幾何穩(wěn)定狀態(tài)分析習(xí)題：陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的基本概念、組成與穩(wěn)定原理及穩(wěn)定狀態(tài)分析習(xí)題第4.2部分單軸積分陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的修正原理（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）熟悉積分陀螺儀輸出軸上的干

10、擾力矩對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的影響；2）掌握單軸積分陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的修正原理；重點(diǎn)：單軸積分陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的修正原理難點(diǎn)：單軸積分陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的修正原理習(xí)題：單軸積分陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的修正原理習(xí)題第4.3部分三軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）熟悉三環(huán)式三軸平臺(tái)的結(jié)構(gòu)；2）熟悉三軸平臺(tái)坐標(biāo)系；3）掌握基座和環(huán)架軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)到平臺(tái)臺(tái)體的傳遞；4）掌握三軸平臺(tái)的幾何穩(wěn)定狀態(tài)及修正重點(diǎn)：三軸平臺(tái)的幾何穩(wěn)定狀態(tài)及修正難點(diǎn)：基座和環(huán)架軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)到平臺(tái)臺(tái)體的傳遞習(xí)題：基座和環(huán)架軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)到平臺(tái)臺(tái)體的傳遞函數(shù)建立習(xí)題第4.4部分用二自由度陀螺儀構(gòu)成的穩(wěn)定平臺(tái)（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）熟悉用二自由度陀螺儀構(gòu)成的單軸

11、穩(wěn)定平臺(tái)方法；2）掌握用二自由度陀螺儀構(gòu)成的三軸穩(wěn)定平臺(tái)方法；重點(diǎn)：用二自由度陀螺儀構(gòu)成的三軸穩(wěn)定平臺(tái)方法難點(diǎn)：用二自由度陀螺儀構(gòu)成的三軸穩(wěn)定平臺(tái)方法習(xí)題：用二自由度陀螺儀構(gòu)成的三軸穩(wěn)定平臺(tái)方法習(xí)題第5部分平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)原理總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）:8講課:8實(shí)驗(yàn):0上機(jī):第5.1部分比力方程（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）了解慣導(dǎo)系統(tǒng)的分類；2）熟悉平臺(tái)慣導(dǎo)的組成方法；3）掌握哥式定理、絕對(duì)加速度的分解；4）掌握比力方程的建立。重點(diǎn)：哥式定理、絕對(duì)加速度的分解、比力方程的建立難點(diǎn)：哥式定理、絕對(duì)加速度的分解習(xí)題：哥式定理、絕對(duì)加速度的分解、比力方程的建立習(xí)題第5.2部分指北方位慣導(dǎo)系統(tǒng)原理（講課2學(xué)

12、時(shí)）具體內(nèi)容：1）掌握指北方位慣導(dǎo)系統(tǒng)定位原理；2）掌握平臺(tái)穩(wěn)定及跟蹤地理坐標(biāo)系；3）掌握指北方位慣導(dǎo)的控制方程；重點(diǎn)：平臺(tái)穩(wěn)定及跟蹤地理坐標(biāo)系、指北方位慣導(dǎo)的控制方程難點(diǎn)：指北方位慣導(dǎo)的控制方程習(xí)題：平臺(tái)穩(wěn)定及跟蹤地理坐標(biāo)系、指北方位慣導(dǎo)的控制方程習(xí)題第5.3部分自由方位慣導(dǎo)系統(tǒng)原理及力學(xué)編排（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）熟悉自由方位慣導(dǎo)的方案特點(diǎn)；2）掌握自由方位慣導(dǎo)系統(tǒng)的力學(xué)編排；重點(diǎn)：自由方位慣導(dǎo)系統(tǒng)的力學(xué)編排難點(diǎn)：自由方位慣導(dǎo)系統(tǒng)的力學(xué)編排習(xí)題：自由方位慣導(dǎo)系統(tǒng)的力學(xué)編排第5.4部分游動(dòng)方位慣導(dǎo)系統(tǒng)原理及力學(xué)編排（講課2學(xué)時(shí)）具體內(nèi)容：1）熟悉游動(dòng)方位慣導(dǎo)系統(tǒng)特點(diǎn)；2）掌握游動(dòng)方位慣導(dǎo)系統(tǒng)的力學(xué)編排；重點(diǎn)：游動(dòng)方位慣導(dǎo)系統(tǒng)的力學(xué)編排難點(diǎn)：游動(dòng)方位慣導(dǎo)系統(tǒng)的力學(xué)編排習(xí)題：游動(dòng)方位慣導(dǎo)系統(tǒng)的力學(xué)編排習(xí)題第6部分平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)總學(xué)時(shí)（單位：學(xué)時(shí)）:4講課:4實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0第6.1部分平臺(tái)初始粗對(duì)準(zhǔn)（講課2學(xué)