平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)課件

PlatformInertialNavigationSystem平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)1平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)Outline慣導(dǎo)系統(tǒng)的分類基于當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系的INS--穩(wěn)定與修正基于慣性坐標(biāo)系的INS–重力補償框架系統(tǒng)2平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)vehicleplatform1.0慣導(dǎo)系統(tǒng)的任務(wù)XAcc.YAcc.導(dǎo)航過程中,平臺必須模擬坐標(biāo)系XY,這是借助于陀螺儀實現(xiàn)的.所有慣導(dǎo)系統(tǒng)都需要解決的兩個問題：

利用陀螺儀建立信號測量基準(zhǔn).

對加速度計的輸出進行積分，獲取速度和位置.3平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)2.0*慣導(dǎo)系統(tǒng)的分類依據(jù)對導(dǎo)航坐標(biāo)系的選取和實現(xiàn)方式INS平臺式捷聯(lián)式選取慣性坐標(biāo)系為導(dǎo)航坐標(biāo)系選取地球坐標(biāo)系為導(dǎo)航坐標(biāo)系選取地理坐標(biāo)系為導(dǎo)航坐標(biāo)系自由或游動方位的水平坐標(biāo)系同上力學(xué)編排4平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)Outline慣導(dǎo)系統(tǒng)的分類基于當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系的INS--穩(wěn)定與修正基于慣性坐標(biāo)系的INS–重力補償框架系統(tǒng)5平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.1慣性平臺–立體示意圖電機外環(huán)傳感內(nèi)環(huán)電機臺體軸電機傳感放大、校正臺體6平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.2平臺穩(wěn)定回路M2M1outerringouterringaxis當(dāng)慣導(dǎo)平臺跟蹤當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系時需要有穩(wěn)定回路和修正回路穩(wěn)定回路的機制：當(dāng)平臺繞外框架軸旋轉(zhuǎn)(由于干擾影響)

陀螺儀Gy進動并有輸出Gy的輸出被送到電機M2M2驅(qū)動平臺轉(zhuǎn)回原來位置7平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.3坐標(biāo)變換器M2M1outerringouterringaxis當(dāng)載體旋轉(zhuǎn)M2M1?需增加坐標(biāo)變換器實現(xiàn)切換8平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.4平臺修正（跟蹤）地理坐標(biāo)系相對慣性空間的旋轉(zhuǎn)為了使平臺跟蹤地理坐標(biāo)系，應(yīng)使其以同樣角速度相對慣性空間旋轉(zhuǎn)?？刂齐娏魇┘拥酵勇輧x上,使它們產(chǎn)生相應(yīng)的進動。陀螺儀的進動通過電機被傳遞給平臺,使得平臺跟蹤地理坐標(biāo)系(平臺的修正)9平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.5東向修正回路M2M110平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.6北向修正回路M2M111平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.7方位修正回路M2M112平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.8*總結(jié):修正回路工作過程加速度計輸出有害加速度補償

一次積分計算地理坐標(biāo)系相對慣性空間的旋轉(zhuǎn)角速度陀螺力矩器陀螺進動力矩電機平臺轉(zhuǎn)動M2M113平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)Outline慣導(dǎo)系統(tǒng)的分類基于當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系的INS--穩(wěn)定與修正基于慣性坐標(biāo)系的INS–重力補償框架系統(tǒng)14平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)4.1基于慣性系的導(dǎo)航選取慣性坐標(biāo)系為導(dǎo)航坐標(biāo)系：平臺相對慣性空間穩(wěn)定優(yōu)點

平臺只需要穩(wěn)定

加速度計的輸出中不含有害加速度15平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)4.2基于慣性系的導(dǎo)航:缺點缺點對于地球表面的導(dǎo)航：

為了獲取載體相對地球的位置和速度，需要進行變換

重力加速度g

相對平臺的方向在不斷改變，因此沿著三個加速度計敏感軸方向的g

的分量也不斷在變，必須實時計算.16平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)當(dāng)載體從A

移動到B,

4.3重力加速度的分量重力加速度

g

的分量g的大小也和載體距地面的高度有關(guān)17平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)4.3重力加速度的分量則并假設(shè)h<<Rg

的分量取決于載體的位置x,y

和z

18平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)4.4測量和計算19平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)4.5方框圖無修正回路M2M1引入了g的分量的補償20平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)Outline慣導(dǎo)系統(tǒng)的分類基于當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系的INS--穩(wěn)定與修正基于慣性坐標(biāo)系的INS–重力補償框架系統(tǒng)21平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)5.0框架系統(tǒng):功能

支撐平臺

隔離平臺的轉(zhuǎn)動和載體的轉(zhuǎn)動測量載體相對慣性平臺的姿態(tài)22平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)5.1框架:三環(huán)三環(huán)式框架系統(tǒng):使用最普遍包含:

內(nèi)部臺體內(nèi)環(huán)外環(huán)限制:載體無法實現(xiàn)全姿態(tài)23平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)俯仰軸方位軸滾動軸5.2框架:三環(huán)的閉鎖三環(huán)系統(tǒng)的限制：外框架軸//載體的俯仰軸載體可繞方位軸和俯仰軸任意轉(zhuǎn)動載體繞滾動軸的轉(zhuǎn)動只能限于±90o度之間24平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)俯仰軸方位軸滾動軸5.3*框架:三環(huán)的閉鎖當(dāng)滾動角為90度,框架系統(tǒng)無法再隔離載體繞其新方位軸（原俯仰軸）的轉(zhuǎn)動——閉鎖必須適當(dāng)選擇三環(huán)平臺的安裝方式并限制載體的姿態(tài)范圍以避免閉鎖現(xiàn)象四環(huán)系統(tǒng)---通常只要載體的滾動角超過70度就需要采用四環(huán)25平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)5.4框架:四環(huán)系統(tǒng)potentiometer2ndring3rdring4thring四環(huán)系統(tǒng)特點:

引入了四環(huán)避免二環(huán)和三環(huán)之間共面原理：A:當(dāng)載體水平飛行時,二環(huán)垂直于三環(huán)這時四環(huán)和三環(huán)在同一個平面內(nèi)載體可以繞任何軸任意旋轉(zhuǎn)26平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)5.4框架:四環(huán)當(dāng)載體繞滾動軸旋轉(zhuǎn)由于穩(wěn)定回路，平臺仍保持在水平位置.四環(huán)和三環(huán)則可能因為載體的旋轉(zhuǎn)也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)B:這時二環(huán)和三環(huán)之間不再相互垂直.電位計將產(chǎn)生輸出.27平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)5.4框架:四環(huán)電機利用電位計的輸出驅(qū)動四環(huán)C:四環(huán)帶動三環(huán)旋轉(zhuǎn)，直到電位計的輸出為零這樣，二環(huán)和三環(huán)重新保持相互垂直.