擺式陀螺尋北儀馬達(dá)變速尋北測(cè)量方法的設(shè)想

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1、擺式尋北儀馬達(dá)變速尋北方法設(shè)想1.問題的提出擺式尋北儀存在儀器常數(shù)長(zhǎng)期不穩(wěn)定的問題，其主要原因是懸?guī)б约皩?dǎo)流絲零位的不穩(wěn)定其次是光電測(cè)量和光學(xué)系統(tǒng)的不穩(wěn)定所致。假設(shè)光電測(cè)量系統(tǒng)是穩(wěn)定的，有些系統(tǒng)采用所謂測(cè)前測(cè)后零位修正。在采用力反饋尋北測(cè)量方法時(shí)，懸?guī)Я阄徊环€(wěn)定表現(xiàn)為“靜擺”零位的加矩電流,或稱靜態(tài)零偏的長(zhǎng)期不穩(wěn)定性。通常采用定期校準(zhǔn)方法解決或者采用多次不同方位的尋北測(cè)量予以修正。對(duì)于使用直流陀螺馬達(dá)的系統(tǒng),由于陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)子鑲有多個(gè)磁鋼,每次轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)位置是隨機(jī)的因此磁鋼輻射磁場(chǎng)狀態(tài)也是隨機(jī)的因此其測(cè)前測(cè)后零位也是隨機(jī)的使得測(cè)前測(cè)后零位方法存在不確定性

2、.能否尋找一種方法使之在每次尋北測(cè)量過程中自動(dòng)完成零偏校準(zhǔn)或者修正呢？（此時(shí)是“動(dòng)擺零位”的校準(zhǔn)或者修正）陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子磁鋼的輻射磁場(chǎng)被調(diào)制，形成所謂動(dòng)擺零位。真正影響尋北精度的應(yīng)該是動(dòng)擺零位。下面提出的方法均以力反饋測(cè)量方式并且假設(shè)在粗尋北完成之后為前提。（只能解決由于常值干擾力矩引起的儀器常數(shù)變化的問題?。。?二次測(cè)量假設(shè)上述零位不穩(wěn)定屬于長(zhǎng)期（數(shù)小時(shí)以上）不穩(wěn)定特性也即在幾分鐘的尋北測(cè)量過程中可以認(rèn)為基本上是穩(wěn)定的。根據(jù)捷聯(lián)尋北方法中消除常值項(xiàng)的原理可知，如果能采用二次測(cè)量則有可能實(shí)現(xiàn)常數(shù)的自動(dòng)校準(zhǔn)或者修正。所謂二次尋北測(cè)量應(yīng)該是兩次不同狀態(tài)

3、的測(cè)量，用以建立兩個(gè)獨(dú)立測(cè)量方程。一個(gè)尋北測(cè)回由兩次不同狀態(tài)的尋北測(cè)量完成，兩個(gè)狀態(tài)的差別應(yīng)該是改變測(cè)量過程中的指北力矩，建立兩個(gè)獨(dú)立方程。例如改變尋北測(cè)量的架設(shè)方位，也即改變粗瞄角之后進(jìn)行第二次尋北測(cè)量（烏克蘭尋北儀即是如此）或者改變陀螺馬達(dá)的轉(zhuǎn)速即改變H值。2.1.兩檔轉(zhuǎn)速的尋北測(cè)量例如，全速和半速兩次測(cè)量或者（+H）和（-H）兩次尋北測(cè)量。這里假設(shè)，零位不穩(wěn)定性與陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速無關(guān)！為了加快粗尋北,陀螺馬達(dá)首先進(jìn)入低速同步狀態(tài),通過循環(huán)阻尼或者步進(jìn)尋北等方法進(jìn)行快速粗尋北。精尋北如下：第一次是陀螺馬達(dá)在低速度下，例如a<1倍額定速狀態(tài)（1）第二次螺馬達(dá)

4、在額定速度條件下（2）兩次尋北采樣時(shí)間相同。為了消除常值項(xiàng)將（1）－（2）10上式指出，a不可接近1。但是如果a取值過小，則第二次尋北測(cè)量的陀螺動(dòng)量矩過小，尋北測(cè)量過程沒有足夠的抗干擾能力。2.2.正反轉(zhuǎn)變速尋北如果a取值為－1，即陀螺馬達(dá)全速反轉(zhuǎn)，效果最好。但是可能存在其他問題，例如尋北時(shí)間加長(zhǎng)、常值項(xiàng)變化、馬達(dá)發(fā)熱等。3.連續(xù)變速尋北測(cè)量上述方法的缺點(diǎn)是，為了實(shí)現(xiàn)兩種尋北測(cè)量狀態(tài)的轉(zhuǎn)換必須反復(fù)進(jìn)行陀螺房的鎖定和開鎖（可以是自動(dòng)進(jìn)行的）操作同時(shí)伴隨著陀螺馬達(dá)的制動(dòng)和重新啟動(dòng)，以便完成馬達(dá)變速或者尋北方位的重新設(shè)定。這將使尋北操作復(fù)雜化和尋北時(shí)間加長(zhǎng)。雖然

5、目前自動(dòng)鎖放機(jī)構(gòu)已經(jīng)被普遍使用，兩檔轉(zhuǎn)速的尋北測(cè)量過程很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。如果能在一次開鎖尋北測(cè)量過程中完成尋北狀態(tài)的轉(zhuǎn)換則可避免上述缺點(diǎn)。與烏克蘭的擺式尋北儀二次方位裝角相比操作更為簡(jiǎn)單。3.1.連續(xù)變速一次測(cè)量這里提出一種連續(xù)改變陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速方法的設(shè)想，希望能實(shí)現(xiàn)在一次尋北測(cè)量過程中完成尋北狀態(tài)的變換。假設(shè)陀螺馬達(dá)在低速同步條件下通過速度阻尼或者其他方法完成粗尋北之后進(jìn)入變速尋北.陀螺馬達(dá)在突然變速（出現(xiàn)角加速度）時(shí)，陀螺轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生慣性力矩作用于陀螺房，角加速度越大，此慣性力矩也越大。陀螺房的慣性力矩必定通過懸?guī)ё饔糜趯け眱x主體。在傳遞此轉(zhuǎn)矩時(shí)下懸?guī)A的

6、夾持部位出現(xiàn)繞水平軸的轉(zhuǎn)矩，嚴(yán)重時(shí)將損壞懸?guī)Щ蛘呤箲規(guī)匦援a(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的變化，反而加劇懸?guī)Я阄坏牟环€(wěn)定性，除非采用磁懸浮。不難看出，當(dāng)懸?guī)Ы孛娴拈L(zhǎng)邊垂直于H軸時(shí)，上述慣性矩對(duì)懸?guī)У母蓴_最小。圖1。如果以適當(dāng)?shù)慕羌铀俣取斑B續(xù)”而平穩(wěn)的改變馬達(dá)轉(zhuǎn)速使之對(duì)懸?guī)У挠绊懯欠窨梢院雎圆挥?jì)？這是本方法的能否成立的前提！10HM懸?guī)Ы孛嫱勇蒉D(zhuǎn)子陀螺房在力反饋狀態(tài)下以“連續(xù)、平穩(wěn)”和適量的變速，代替兩次變速尋北可省去上述無效時(shí)間?？梢哉f此時(shí)陀螺馬達(dá)的啟動(dòng)時(shí)間也用來進(jìn)行尋北了.變速范圍越小，上述反力矩也越?。∈欠襁x擇在180s內(nèi)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速從額定速度的2/3開始加速到額定轉(zhuǎn)速。

7、假設(shè)變速過程中，各常值項(xiàng)不變！穩(wěn)態(tài)條件下，力反饋回路所需的平衡力矩為力反饋回路的加矩電流為或者轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)子初始角速度力矩器刻度系數(shù)懸?guī)Я阄坏氖Ｓ嗯ぞ厝绻R達(dá)從額定轉(zhuǎn)速2/3以勻加速度運(yùn)行則變速過程的常值角加速度變速過程中積分力反饋電流：10為了得到兩個(gè)獨(dú)立方程，采用等分兩段段積分，0-T/2和T/2-T。在已知力反饋回路力矩器刻度系數(shù)和緯度的條件下第一段積分面積第二段積分是從第一段積分的剩余面積開始下減為了消除常值項(xiàng)為小角度則上式結(jié)果似乎與額定轉(zhuǎn)速無關(guān)，但是實(shí)際上，如果額定轉(zhuǎn)速過小，測(cè)量系統(tǒng)沒有足夠的抗干擾能力也即在給定的噪聲和干擾力矩的條件下測(cè)量系統(tǒng)

8、的信噪比過低，不可能獲得高精度尋北結(jié)果。2010-2-11擺系統(tǒng)的