第3章 姿態(tài)測量系統(tǒng) 慣性導(dǎo)航

慣性導(dǎo)航原理

中國民航大學(xué)電子信息工程學(xué)院崔銘2023/2/53.2直讀地平儀3.1地平儀的工作原理第三章姿態(tài)測量系統(tǒng)2一測量原理地平儀主要任務(wù)：在飛機(jī)上模擬一個(gè)人工水平面。3.1地平儀的工作原理1基本思想：模擬一條當(dāng)?shù)氐卮咕€。2方法：通過擺受地心引力作用，其作用力指向地心并垂直地球表面的特點(diǎn)，來測量地垂線。3二基本組成

三自由度陀螺和擺式地垂修正器相互配合來模擬垂線。41擺式地垂修正器包括敏感元件和執(zhí)行元件。敏感元件測量地垂線方向；執(zhí)行元件控制陀螺進(jìn)動(dòng)。2

控制機(jī)構(gòu)分為擺的控制機(jī)構(gòu)和陀螺的控制機(jī)構(gòu)。飛機(jī)有加速度時(shí)，擺的控制機(jī)構(gòu)可以自動(dòng)斷開擺對陀螺的修正，避免地平儀產(chǎn)生誤差；陀螺控制機(jī)構(gòu)可以保持陀螺三軸相互垂直，或在地面時(shí)將陀螺上鎖。5三地平儀修正系統(tǒng)1定義：由敏感元件和力矩器組成的系統(tǒng)，能夠使偏離地垂線的陀螺轉(zhuǎn)子返回到地垂線上來。2修正系統(tǒng)分類（按敏感元件分）：常值式、比例式、復(fù)合式1）常值式—水銀擺：敏感元件的輸出電流與偏角的大小無關(guān)只是它的正負(fù)取決于偏角的方向?？梢岳盟y擺來實(shí)現(xiàn)。

6常值修正7

敏感元件的輸出電流與偏角的大小無關(guān)只是它的正負(fù)取決于偏角的方向，可以利用水銀擺來實(shí)現(xiàn)。常值修正82）比例式—滾珠修正：修正力矩正比于陀螺轉(zhuǎn)子軸的偏角。

自轉(zhuǎn)軸垂直水平面時(shí)，圓盤水平，滾珠在圓盤槽內(nèi)等速轉(zhuǎn)動(dòng)。自轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠前后半周停留時(shí)間不同，平均力矩不等于零，此力矩使自轉(zhuǎn)軸向地垂線進(jìn)動(dòng)。9103）復(fù)合式—液體擺：敏感元件輸出的電流，偏角較小時(shí)與之成比；偏角大于一定值后則保持一個(gè)不變的常值。

五極點(diǎn)液體擺利用導(dǎo)電液與電極接觸面積多少來改變電極電路的電阻值。修正器利用五極點(diǎn)液體電門，可實(shí)現(xiàn)對縱向和橫向的復(fù)合控制，其中一對極點(diǎn)用來控制橫向修正，另一對極點(diǎn)用來控制縱向修正。11123.修正系統(tǒng)力矩產(chǎn)生器

目前使用的修正系統(tǒng)力矩產(chǎn)生器有修正線圈筒和修正電動(dòng)機(jī)（也叫力矩馬達(dá)）。此外，還有鋼珠修正器。修正線圈筒原理結(jié)構(gòu)13

修正電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子組成，有兩組控制線圈，一組激磁線圈。輸出力矩方向取決于哪一組控制線圈中的電流大。修正電機(jī)結(jié)構(gòu)14四修正系統(tǒng)基本工作原理

陀螺轉(zhuǎn)子軸偏轉(zhuǎn)時(shí)液體擺內(nèi)的氣泡移動(dòng)改變控制電路的電流分配比例使電路電流增大線圈筒內(nèi)鐵芯移動(dòng)修正線圈筒重心移動(dòng)產(chǎn)生修正力矩陀螺進(jìn)動(dòng)自轉(zhuǎn)軸回到地垂線方向。

15陀螺自轉(zhuǎn)軸偏離地垂線位置的原因：1.陀螺儀內(nèi)外軸承上的摩擦力矩和不平衡力矩；2.地球自轉(zhuǎn)；3.飛機(jī)的飛行速度；4.飛機(jī)的機(jī)動(dòng)飛行（加、減速，盤旋，轉(zhuǎn)彎等）。163.2直讀地平儀三自由度陀螺的內(nèi)框軸與飛機(jī)縱軸方向一致，外框軸與飛機(jī)的橫軸方向一致地平儀的上鎖機(jī)構(gòu)用來