光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的阻尼及校正技術(shù)研究

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1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的阻尼及校正技術(shù)研究碩士研究生：盧曼曼指導(dǎo)教師：張勇剛教授學(xué)科、專業(yè)：控制科學(xué)與工程論文主審人：徐博副教授哈爾濱工程大學(xué)2018年1月分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的阻尼及校正技術(shù)研究碩士研究生：盧曼曼指導(dǎo)教師：張勇剛教授學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：控制科學(xué)與工程所在單位：自動(dòng)化學(xué)院論文提交日期：2018年1月論文答辯日期：2018年3月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfor

2、theDegreeofM.EngResearchondampingandcorrectiontechnologyofopticalfiberstraptowninertialnavigationsystemCandidate:LuManmanSupervisor:ProfessorYonggangZhangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofO

3、ralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者(簽字)：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲

4、明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文(□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后)由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存、匯編

5、等。作者(簽字)：導(dǎo)師(簽字)：日期：年月日年月日光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的阻尼及校正技術(shù)研究摘要慣導(dǎo)系統(tǒng)在提供初始狀態(tài)情況下，通過(guò)牛頓第二定律，遞推解算載體的速度、位置與姿態(tài)信息，無(wú)需接收或發(fā)射任何外部信息即可定位，因其自主性、隱蔽性、安全性被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的加速度計(jì)和陀螺儀直接安裝在載體坐標(biāo)系上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，成本低，可靠性高，因此成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。初始誤差，慣性元器件誤差等都是產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的重要原因，若不對(duì)誤差項(xiàng)進(jìn)行抑制，長(zhǎng)時(shí)間航行會(huì)偏離航線，無(wú)法準(zhǔn)確定位。本文從捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差模型出發(fā)，研究重點(diǎn)在于抑制

6、和補(bǔ)償舒勒振蕩誤差與陀螺漂移引起的發(fā)散的位置誤差，因此在長(zhǎng)航的光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)中加入阻尼和校正環(huán)節(jié)尤為重要。本文首先概述了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的工作原理，詳細(xì)介紹了導(dǎo)航解算的姿態(tài)更新、速度更新和位置更新機(jī)制，同時(shí)推導(dǎo)了系統(tǒng)的誤差方程，詳細(xì)討論了誤差方程的傳播規(guī)律并進(jìn)行仿真，驗(yàn)證隨機(jī)漂移會(huì)導(dǎo)致舒勒振蕩幅值隨時(shí)間增大，說(shuō)明了引入阻尼環(huán)節(jié)的必要性。因此，本文介紹了基于經(jīng)典控制理論的傳統(tǒng)阻尼方法和基于現(xiàn)代控制理論的卡爾曼濾波的外水平阻尼方法。隨后本文對(duì)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析，在航行時(shí)間較長(zhǎng)的系統(tǒng)中，常值陀螺漂移依然是引起位置誤差發(fā)散的原因，所以

7、須對(duì)位置進(jìn)行重調(diào)。本文介紹了兩點(diǎn)校正、三點(diǎn)校正的常值陀螺漂移估計(jì)法和基于卡爾曼濾波技術(shù)的隨機(jī)綜合校正方法。隨后，針對(duì)系統(tǒng)在阻尼狀態(tài)下外參考速度誤差突然變化會(huì)引起超調(diào)的現(xiàn)象，本文提出基于自適應(yīng)互補(bǔ)濾波的阻尼算法。具有高頻特性的常速度網(wǎng)絡(luò)和具有低頻特性的相位滯后-超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匹配后得到同時(shí)具有高低頻特性的高階網(wǎng)絡(luò)，且大阻尼比的網(wǎng)絡(luò)具有較快的衰減特性，但其外參考速度不準(zhǔn)確時(shí)卻會(huì)出現(xiàn)較大的超調(diào)，因此將外參考速度與系統(tǒng)解算速度之差引入實(shí)時(shí)選取阻尼系數(shù)的自適應(yīng)機(jī)構(gòu)，獲得適合不同外參考速度誤差的最優(yōu)阻尼系數(shù)，消除由于環(huán)境突變帶來(lái)的不可估計(jì)的誤差

8、，仿真和車載實(shí)驗(yàn)均證明該算法可消除舒勒振蕩和超調(diào)。最后，針對(duì)外部傳感器噪聲統(tǒng)計(jì)特性變化的情況，本文提出基于自適應(yīng)卡爾曼濾波的校正方法，通過(guò)變分貝葉斯近似獲得未知的量測(cè)噪聲的后驗(yàn)概率密度。與標(biāo)準(zhǔn)Kalman濾波實(shí)現(xiàn)的綜合校正相比，基于自適應(yīng)濾波算法的