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超低价寻北仪浅谈垂直陀螺仪让飞行器更稳定
- 2019-06-24 -

超低价寻北仪垂直陀螺仪是指用来测量导弹弹体偏航角和滚动角的二自由度陀螺仪。该陀螺仪在弹上安装时转子轴垂直于发射平面,导弹发射前,把转子轴校正到水平位置,外框架轴在发射平面内,陀螺输出为偏航角。导弹发射前,内框架轴与发射点的地垂线相重合,这时,内框架轴与导弹纵轴重合,导弹垂直起飞时,则陀螺输出与滚动角成比例的信号。


垂直陀螺仪同时还是一款基于MEMS器件的高性能、低价位的垂直陀螺系统,用于测量运动载体的俯仰,横滚角度,3轴加速度和3轴角速度信息。它可广泛用于无人机、飞行器制导与控制、姿态参考系统、平台稳定、机器人、天线稳定、与GPS组合、通用航空等系统。在现代飞机上应用非常普遍,它可以精确测量飞机的姿态角并输出与姿态角成比例的电信号,提供给计算机,最终在仪表上显示。


为了测量和输出飞机的姿态信号,垂直陀螺仪上安装了俯仰同步器和倾斜同步器,分别输出俯仰角和倾斜角电信号。而为了减小纵向加速度误差,垂直陀螺仪安装了俯仰直立和水平修正断开电门,在存在纵向加速度时切断陀螺仪的俯仰修正;为了减小盘旋误差,垂直陀螺仪安装了倾斜直立和水平修正断开电门,在盘旋倾斜时切断陀螺仪的倾斜修正。


垂直陀螺仪整个装置内部分为上下两部分,上半舱容纳陀螺仪的机电设备,下半舱则包含了所有的系统电子器件。上半舱的基本部件主要由陀螺转子、常平架、角度传感器、力矩器四个部分构成。

(1)陀螺转子:常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机、无刷直流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转,并使其转速近似为常值。

(2)常平架:陀螺仪的内、外框架,或称内、外环,它是使陀螺自转轴获得所需转动自由度的结构,同时也是支撑整个陀螺仪运转的机械结构。

(3)角度传感器:用来测量陀螺仪内外环以及框架转轴之间的转动角度,此角度就是测量的飞机的姿态角。通常,陀螺系统中有两组角度传感器,一组安装在框架上,一组安装在外环相应的支撑结构上。

(4)力矩器:用来为主轴位置的修正提供修正力矩补偿。在陀螺系统中,一般有两组修正力矩器,分别安装在框架和外环支撑壳体上。


陀螺仪是利用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。


陀螺仪可感测一轴或多轴的旋转角速度,可精准感测自由空间中的复杂移动动作,因此,陀螺仪成为追踪物体移动方位与旋转动作的必要运动传感器。不像加速器与电子罗盘,陀螺仪不须借助任何如重力或磁场等的外在力量,能够自主性的发挥其功能。所以,从理论上讲只用陀螺仪是可以完成姿态导航的任务的。


陀螺仪的特性就是高频特性好,可以测量高速的旋转运动。缺点是存在零点漂移,容易受温度/加速度等的影响。


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