擺式陀螺尋北儀馬達變速尋北測量方法的設(shè)想

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1、擺式尋北儀馬達變速尋北方法設(shè)想1.問題的提出擺式尋北儀存在儀器常數(shù)長期不穩(wěn)定的問題，其主要原因是懸?guī)б约皩Я鹘z零位的不穩(wěn)定其次是光電測量和光學系統(tǒng)的不穩(wěn)定所致。假設(shè)光電測量系統(tǒng)是穩(wěn)定的，有些系統(tǒng)采用所謂測前測后零位修正。在采用力反饋尋北測量方法時，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)零偏的長期不穩(wěn)定性。通常采用定期校準方法解決或者采用多次不同方位的尋北測量予以修正。對于使用直流陀螺馬達的系統(tǒng),由于陀螺馬達轉(zhuǎn)子鑲有多個磁鋼,每次轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)位置是隨機的因此磁鋼輻射磁場狀態(tài)也是隨機的因此其測前測后零位也是隨機的使得測前測后零位方法存在不確定性.能否尋找一種方法使之

2、在每次尋北測量過程中自動完成零偏校準或者修正呢？（此時是“動擺零位”的校準或者修正）陀螺馬達轉(zhuǎn)動過程中轉(zhuǎn)子磁鋼的輻射磁場被調(diào)制，形成所謂動擺零位。真正影響尋北精度的應(yīng)該是動擺零位。下面提出的方法均以力反饋測量方式并且假設(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！?。?二次測量假設(shè)上述零位不穩(wěn)定屬于長期（數(shù)小時以上）不穩(wěn)定特性也即在幾分鐘的尋北測量過程中可以認為基本上是穩(wěn)定的。根據(jù)捷聯(lián)尋北方法中消除常值項的原理可知，如果能采用二次測量則有可能實現(xiàn)常數(shù)的自動校準或者修正。所謂二次尋北測量應(yīng)該是兩次不同狀態(tài)的測量，用以建立兩個獨立測量方程。一個尋北測

3、回由兩次不同狀態(tài)的尋北測量完成，兩個狀態(tài)的差別應(yīng)該是改變測量過程中的指北力矩，建立兩個獨立方程。例如改變尋北測量的架設(shè)方位，也即改變粗瞄角之后進行第二次尋北測量（烏克蘭尋北儀即是如此）或者改變陀螺馬達的轉(zhuǎn)速即改變H值。2.1.兩檔轉(zhuǎn)速的尋北測量例如，全速和半速兩次測量或者（+H）和（-H）兩次尋北測量。這里假設(shè)，零位不穩(wěn)定性與陀螺馬達轉(zhuǎn)速無關(guān)！為了加快粗尋北,陀螺馬達首先進入低速同步狀態(tài),通過循環(huán)阻尼或者步進尋北等方法進行快速粗尋北。精尋北如下：第一次是陀螺馬達在低速度下，例如a<1倍額定速狀態(tài)（1）第二次螺馬達在額定速度條件下（2）兩次尋北采樣時間相同。為了消除常值項將（1）

4、－（2）10上式指出，a不可接近1。但是如果a取值過小，則第二次尋北測量的陀螺動量矩過小，尋北測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，即陀螺馬達全速反轉(zhuǎn)，效果最好。但是可能存在其他問題，例如尋北時間加長、常值項變化、馬達發(fā)熱等。3.連續(xù)變速尋北測量上述方法的缺點是，為了實現(xiàn)兩種尋北測量狀態(tài)的轉(zhuǎn)換必須反復進行陀螺房的鎖定和開鎖（可以是自動進行的）操作同時伴隨著陀螺馬達的制動和重新啟動，以便完成馬達變速或者尋北方位的重新設(shè)定。這將使尋北操作復雜化和尋北時間加長。雖然目前自動鎖放機構(gòu)已經(jīng)被普遍使用，兩檔轉(zhuǎn)速的尋北測量過程很容易實現(xiàn)自動化。如果能在一次開鎖

5、尋北測量過程中完成尋北狀態(tài)的轉(zhuǎn)換則可避免上述缺點。與烏克蘭的擺式尋北儀二次方位裝角相比操作更為簡單。3.1.連續(xù)變速一次測量這里提出一種連續(xù)改變陀螺馬達轉(zhuǎn)速方法的設(shè)想，希望能實現(xiàn)在一次尋北測量過程中完成尋北狀態(tài)的變換。假設(shè)陀螺馬達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入變速尋北.陀螺馬達在突然變速（出現(xiàn)角加速度）時，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)矩時下懸?guī)A的夾持部位出現(xiàn)繞水平軸的轉(zhuǎn)矩，嚴重時將損壞懸?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

6、采用磁懸浮。不難看出，當懸?guī)Ы孛娴拈L邊垂直于H軸時，上述慣性矩對懸?guī)У母蓴_最小。圖1。如果以適當?shù)慕羌铀俣取斑B續(xù)”而平穩(wěn)的改變馬達轉(zhuǎn)速使之對懸?guī)У挠绊懯欠窨梢院雎圆挥?？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間?？梢哉f此時陀螺馬達的啟動時間也用來進行尋北了.變速范圍越小，上述反力矩也越?。∈欠襁x擇在180s內(nèi)，馬達轉(zhuǎn)速從額定速度的2/3開始加速到額定轉(zhuǎn)速。假設(shè)變速過程中，各常值項不變！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)動慣量轉(zhuǎn)子初始角速度力矩器刻度系

7、數(shù)懸?guī)Я阄坏氖Ｓ嗯ぞ厝绻R達從額定轉(zhuǎn)速2/3以勻加速度運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為了得到兩個獨立方程，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為小角度則上式結(jié)果似乎與額定轉(zhuǎn)速無關(guān)，但是實際上，如果額定轉(zhuǎn)速過小，測量系統(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量系統(tǒng)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