平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)課件

PlatformInertialNavigationSystem平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)1平臺(tái)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(bǔ)償框架系統(tǒng)2平臺(tái)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(guò)程中,平臺(tái)必須模擬坐標(biāo)系XY,這是借助于陀螺儀實(shí)現(xiàn)的.所有慣導(dǎo)系統(tǒng)都需要解決的兩個(gè)問(wèn)題：

利用陀螺儀建立信號(hào)測(cè)量基準(zhǔn).

對(duì)加速度計(jì)的輸出進(jìn)行積分，獲取速度和位置.3平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)2.0*慣導(dǎo)系統(tǒng)的分類依據(jù)對(duì)導(dǎo)航坐標(biāo)系的選取和實(shí)現(xiàn)方式INS平臺(tái)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(dòng)方位的水平坐標(biāo)系同上力學(xué)編排4平臺(tái)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(bǔ)償框架系統(tǒng)5平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.1慣性平臺(tái)–立體示意圖電機(jī)外環(huán)傳感內(nèi)環(huán)電機(jī)臺(tái)體軸電機(jī)傳感放大、校正臺(tái)體6平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.2平臺(tái)穩(wěn)定回路M2M1outerringouterringaxis當(dāng)慣導(dǎo)平臺(tái)跟蹤當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系時(shí)需要有穩(wěn)定回路和修正回路穩(wěn)定回路的機(jī)制：當(dāng)平臺(tái)繞外框架軸旋轉(zhuǎn)(由于干擾影響)

陀螺儀Gy進(jìn)動(dòng)并有輸出Gy的輸出被送到電機(jī)M2M2驅(qū)動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)回原來(lái)位置7平臺(tái)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(shí)現(xiàn)切換8平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.4平臺(tái)修正（跟蹤）地理坐標(biāo)系相對(duì)慣性空間的旋轉(zhuǎn)為了使平臺(tái)跟蹤地理坐標(biāo)系，應(yīng)使其以同樣角速度相對(duì)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(jìn)動(dòng)。陀螺儀的進(jìn)動(dòng)通過(guò)電機(jī)被傳遞給平臺(tái),使得平臺(tái)跟蹤地理坐標(biāo)系(平臺(tái)的修正)9平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.5東向修正回路M2M110平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.6北向修正回路M2M111平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.7方位修正回路M2M112平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)3.8*總結(jié):修正回路工作過(guò)程加速度計(jì)輸出有害加速度補(bǔ)償

一次積分計(jì)算地理坐標(biāo)系相對(duì)慣性空間的旋轉(zhuǎn)角速度陀螺力矩器陀螺進(jìn)動(dòng)力矩電機(jī)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)M2M113平臺(tái)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(bǔ)償框架系統(tǒng)14平臺(tái)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(tái)相對(duì)慣性空間穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)

平臺(tái)只需要穩(wěn)定

加速度計(jì)的輸出中不含有害加速度15平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)4.2基于慣性系的導(dǎo)航:缺點(diǎn)缺點(diǎn)對(duì)于地球表面的導(dǎo)航：

為了獲取載體相對(duì)地球的位置和速度，需要進(jìn)行變換

重力加速度g

相對(duì)平臺(tái)的方向在不斷改變，因此沿著三個(gè)加速度計(jì)敏感軸方向的g

的分量也不斷在變，必須實(shí)時(shí)計(jì)算.16平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)當(dāng)載體從A

移動(dòng)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(tái)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(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)4.4測(cè)量和計(jì)算19平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)4.5方框圖無(wú)修正回路M2M1引入了g的分量的補(bǔ)償20平臺(tái)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(bǔ)償框架系統(tǒng)21平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)5.0框架系統(tǒng):功能

支撐平臺(tái)

隔離平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)和載體的轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量載體相對(duì)慣性平臺(tái)的姿態(tài)22平臺(tái)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(tái)體內(nèi)環(huán)外環(huán)限制:載體無(wú)法實(shí)現(xiàn)全姿態(tài)23平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)俯仰軸方位軸滾動(dòng)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(dòng)載體繞滾動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)只能限于±90o度之間24平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)俯仰軸方位軸滾動(dòng)軸5.3*框架:三環(huán)的閉鎖當(dāng)滾動(dòng)角為90度,框架系統(tǒng)無(wú)法再隔離載體繞其新方位軸（原俯仰軸）的轉(zhuǎn)動(dòng)——閉鎖必須適當(dāng)選擇三環(huán)平臺(tái)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(dòng)角超過(guò)70度就需要采用四環(huán)25平臺(tái)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(diǎn):

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(shí),二環(huán)垂直于三環(huán)這時(shí)四環(huán)和三環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi)載體可以繞任何軸任意旋轉(zhuǎn)26平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)5.4框架:四環(huán)當(dāng)載體繞滾動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)由于穩(wěn)定回路，平臺(tái)仍保持在水平位置.四環(huán)和三環(huán)則可能因?yàn)檩d體的旋轉(zhuǎn)也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)B:這時(shí)二環(huán)和三環(huán)之間不再相互垂直.電位計(jì)將產(chǎn)生輸出.27平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)5.4框架:四環(huán)電機(jī)利用電位計(jì)的輸出驅(qū)動(dòng)四環(huán)C:四環(huán)帶動(dòng)三環(huán)旋轉(zhuǎn)，直到電位計(jì)的輸出為零這樣，二環(huán)和三環(huán)重新保持相互垂直.