第6章陀螺仪漂移及测试-PPT课件
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陀螺ppt课件完美版
2. 观察陀螺进动现象时，可 以通过改变外力矩的大小和方
向来探究其影响。
3. 实验结束后，要及时关闭 电源并拆卸器材，整理实验场
地。
07 总结回顾与展望 未来
关键知识点总结回顾
陀螺仪基本原理
陀螺仪是一种基于角动量守恒原理的装置，用于测量或维持方向 。
陀螺仪的种类与应用
介绍了不同类型的陀螺仪（如机械陀螺仪、光学陀螺仪等）及其 在各领域（如航空、导航等）的应用。
为转子提供稳定的驱动电流， 使转子保持恒定的旋转速度。
信号处理电路
对陀螺仪输出的信号进行放大 、滤波、解调等处理，得到所
需的角速度或角度信息。
典型陀螺仪结构剖析
单轴陀螺仪
仅有一个敏感轴，用于测量绕该轴的 角速度或角度。
双轴陀螺仪
三轴陀螺仪
具有三个相互垂直的敏感轴，可同时 测量绕这三个轴的角速度或角度，广 泛应用于航空航天、导航等领域。
带宽
描述陀螺仪输出信号中随机误差的大小， 通常用单位时间内输出信号的标准差来表 示。
指陀螺仪能够准确测量的角速度范围，通常 以赫兹（Hz）为单位表示。
03 陀螺力学特性分 析
力学基础知识回顾
01
02
03
牛顿运动定律
阐述物体运动与力的关系 ，是分析陀螺运动的基础 。
动量守恒定律
陀螺在不受外力作用时， 其动量保持不变。
03
结合硬件和软件补偿方法，对陀螺仪进行更为全面的误差补偿Biblioteka 。提高测量精度策略
选择高精度陀螺仪
在选购陀螺仪时，应优先考虑精度等级高、 稳定性好的产品。
优化安装环境
为陀螺仪提供稳定的工作环境，减小外部因 素对测量精度的影响。
定期校准
《陀螺》PPT课件
对未来陀螺技术的展望
微型化与集成化
预测未来陀螺仪将朝着微型化 和集成化方向发展，实现更高
的测量精度和更小的体积。
智能化与自主化
探讨将人工智能和机器学习技 术应用于陀螺仪的可能性，实 现陀螺仪的智能化和自主化。
新原理与新技术
展望可能出现的新型陀螺仪原 理和技术，如基于量子物理、 生物仿生等前沿领域的陀螺仪 技术。
用要求。
质量控制
在装配和调试过程中进行严格的 质量控制，确保陀螺的质量和可
靠性。
04
陀螺的应用领域
航天航空领域
姿态控制
陀螺仪在航天器姿态控制系统中起到关键作用，通过测量航天器 的角速度，实现对航天器姿态的精确控制。
导航定位
陀螺仪与加速度计等传感器组合，可构成惯性导航系统，为航天 器提供自主导航和定位能力。
稳定平台
在航空摄影、遥感等领域，陀螺仪可用于稳定平台，确保高精度 成像和测量。
军事领域
导弹制导
陀螺仪在导弹制导系统中扮演重要角色，通过测量导弹的角速度和 加速度，实现导弹的精确制导。
坦克稳定
在坦克等装甲车辆中，陀螺仪可用于火炮稳定和瞄准系统，提高射 击精度。
无人机控制
陀螺仪可用于无人机的姿态控制和导航系统，确保无人机在复杂环境 下的稳定飞行。
进动角速度
与外力矩大小、陀螺转动惯量及自 转角速度有关。
陀螺的定轴性
定义
01
当陀螺在不受外力矩作用时，其自转轴将保持指向空间某一固
定方向，即具有定轴性。
定轴稳定性
02
Байду номын сангаас
陀螺的定轴稳定性与其转动惯量、自转角速度及所受干扰力矩
的大小有关。
地球自转对陀螺定轴性的影响
陀螺PPT课件
结合其他传感器和算法，如深度传感器、多普勒速度计 等，陀螺仪可以实现水下机器人的精确定位和导航，为 水下考古、资源勘探、海底地形测绘等领域提供有力支 持。
04
陀螺仪在陆地交通中应 用
Байду номын сангаас
汽车自动驾驶技术
自动驾驶感知系统
陀螺仪作为自动驾驶汽车感知系 统的重要组成部分，能够实时测 量车辆的角速度和加速度，为车
VR设备
利用陀螺仪追踪头部姿态和位置，提供沉浸式虚拟现实体验。
增强现实（AR）
结合陀螺仪和摄像头，实现真实世界与虚拟元素的交互。
智能穿戴设备运动监测
运动计步
01
通过陀螺仪检测身体姿态和运动状态，实现精准计步和卡路里
消耗计算。
睡眠监测
02
利用陀螺仪分析睡眠时的身体姿态和呼吸频率，评估睡眠质量。
健康管理
随着多功能集成和智能化发展，陀螺仪在自动驾驶、无人机、虚拟 现实等领域的应用将更加广泛。
THANKS
感谢观看
天文观测
陀螺仪应用于天文望远镜等观测设 备中，通过测量设备的姿态和角速 度，确保观测数据的准确性和稳定 性。
03
陀螺仪在航海领域应用
船舶姿态稳定系统
陀螺仪在船舶姿态稳定系统中的应用， 通过测量船舶的角速度和加速度，实时 计算出船舶的姿态信息，为船舶的自动 驾驶和稳定控制提供准确的数据支持。
陀螺仪具有高精度、高稳定性和快速响 结合先进的控制算法和技术，陀螺仪姿
列车姿态监测
陀螺仪能够实时监测列车 的姿态变化，包括横滚、 俯仰和偏航等，为列车运 行安全提供重要保障。
列车速度测量
通过陀螺仪的测量数据， 可以精确计算列车的行驶 速度，为列车调度和运行 管理提供准确依据。
陀螺仪原理惯性导航精选幻灯片
13 13
实际的陀螺仪中，由于结构和工艺的不完 备，总是不可避免的存在着干扰力矩。从而破 坏了稳定性，产生了章动（瞬时冲击力矩）和 进动（一定持续时间的力矩） 。
章动：陀螺受 到瞬时冲击力矩作 用后，自转轴在原 位附近做微小的圆 锥运动，其转子轴 的大方向基本不变。
14 14
2、陀螺相对地球的视在运动 由于陀螺仪的转动相对惯性空间保持方向
3.本身作为一个元部件，与其它自动控制元部件 组成各种陀螺装置。如陀螺稳定平台，惯性导 航系统等。
11 11
2.1 三自由度陀螺及基本特性 一、两个主要特性：
稳定性：陀螺转子绕自转轴高速旋转即具 有动量矩时，如果不受外力矩作用，自转轴将 相对惯性空间保持方向不变的特性。
进动性：在陀螺上施加外力矩时，会引起 陀螺动量矩矢量相对惯性空间转动的特性。
陀螺的应用：指示仪表，传感器，把陀螺本身作为 一个元部件，与其他自动控制元部件组成各种陀螺装
置。
99
基本部件：陀螺转子，内、外框架（支承部 件），附件（电机、力矩器等）
10 10
陀螺应用
1.指示仪表：指示飞机俯仰角和倾斜角的航空地 平仪，指示航向角的罗盘，指示转弯方向和速 度的转弯仪。
2.传感器:输出与被测量参数成一定关系的电信 号。如陀螺航向传感器，角速度传感器。
哥氏加速度是由于质点不仅做圆周运动， 而且也做径向或周向运动所产生的。
44
陀螺简介
陀螺是什么？ 我们小时候都玩过它。它是
一种圆锥形玩具，下端有尖针， 绕上细绳，猛甩出去就能在地上 旋转。 陀螺定义：绕自身对称轴高速旋转 的刚体。（刚体—不变形的固体）
为什么用鞭子抽 打后，先轻微摆 动，后绕自转轴
高速旋转？
2.1 三自由度陀螺及基本特性 2.2 陀螺力矩 2.3 坐标系关系 2.4 二自由度陀螺及其应用
实际的陀螺仪中，由于结构和工艺的不完 备，总是不可避免的存在着干扰力矩。从而破 坏了稳定性，产生了章动（瞬时冲击力矩）和 进动（一定持续时间的力矩） 。
章动：陀螺受 到瞬时冲击力矩作 用后，自转轴在原 位附近做微小的圆 锥运动，其转子轴 的大方向基本不变。
14 14
2、陀螺相对地球的视在运动 由于陀螺仪的转动相对惯性空间保持方向
3.本身作为一个元部件，与其它自动控制元部件 组成各种陀螺装置。如陀螺稳定平台，惯性导 航系统等。
11 11
2.1 三自由度陀螺及基本特性 一、两个主要特性：
稳定性：陀螺转子绕自转轴高速旋转即具 有动量矩时，如果不受外力矩作用，自转轴将 相对惯性空间保持方向不变的特性。
进动性：在陀螺上施加外力矩时，会引起 陀螺动量矩矢量相对惯性空间转动的特性。
陀螺的应用：指示仪表，传感器，把陀螺本身作为 一个元部件，与其他自动控制元部件组成各种陀螺装
置。
99
基本部件：陀螺转子，内、外框架（支承部 件），附件（电机、力矩器等）
10 10
陀螺应用
1.指示仪表：指示飞机俯仰角和倾斜角的航空地 平仪，指示航向角的罗盘，指示转弯方向和速 度的转弯仪。
2.传感器:输出与被测量参数成一定关系的电信 号。如陀螺航向传感器，角速度传感器。
哥氏加速度是由于质点不仅做圆周运动， 而且也做径向或周向运动所产生的。
44
陀螺简介
陀螺是什么？ 我们小时候都玩过它。它是
一种圆锥形玩具，下端有尖针， 绕上细绳，猛甩出去就能在地上 旋转。 陀螺定义：绕自身对称轴高速旋转 的刚体。（刚体—不变形的固体）
为什么用鞭子抽 打后，先轻微摆 动，后绕自转轴
高速旋转？
2.1 三自由度陀螺及基本特性 2.2 陀螺力矩 2.3 坐标系关系 2.4 二自由度陀螺及其应用
《陀螺》ppt课件优秀版
05
CHAPTER
陀螺仪在陆地交通领域应用
陀螺仪能够精确测量汽车的横滚、俯仰和偏航角度，为自动驾驶系统提供准确的车辆姿态信息。
姿态测量
结合GPS和其他传感器数据，陀螺仪能够提高汽车的定位精度，确保自动驾驶汽车在复杂道路环境中的稳定行驶。
导航定位
通过实时监测车辆动态参数，陀螺仪有助于自动驾驶系统实现车辆稳定性控制，提高行驶安全性。
陀螺仪在水下潜航器中发挥关键作用，通过实时测量潜航器的姿态和角速度，为深海导航提供精确的数据支持。
深海导航
结合陀螺仪的测量数据和其他传感器信息，水下潜航器可以实现地形匹配和精确定位，提高水下作业的准确性和效率。
地形匹配与定位
陀螺仪作为惯性导航系统的重要组成部分，可以为水下潜航器提供持续、稳定的导航支持，确保潜航器在复杂水下环境中的可靠运行。
控制稳定性
车辆定位与导航
通过对乘客上下车数据的采集和分析，陀螺仪有助于实现客流量的精确统计和预测，为运营调度提供数据支持。
客流统计与分析
安全监控与预警
陀螺仪能够实时监测城市轨道交通系统的运行状态，发现潜在的安全隐患并及时预警，确保乘客出行安全。
在城市轨道交通系统中，陀螺仪能够提供准确的车辆定位和导航信息，确保列车在复杂环境中的稳定运行。
随着MEMS技术的发展，陀螺仪将越来越微型化和集成化，降低成本并拓展应用领域。
微型化和集成化
提高陀螺仪的测量精度和稳定性是未来发展的重要方向，以满足高端应用的需求。
高精度与高性能
将陀螺仪与其他传感器（如加速度计、磁力计等）进行融合，通过算法优化提高数据处理的准确性和效率。
多传感器融合与算法优化
陀螺仪在发展过程中面临着技术、市场和应用等多方面的挑战，但同时也为相关产业带来了巨大的发展机遇。
CHAPTER
陀螺仪在陆地交通领域应用
陀螺仪能够精确测量汽车的横滚、俯仰和偏航角度，为自动驾驶系统提供准确的车辆姿态信息。
姿态测量
结合GPS和其他传感器数据，陀螺仪能够提高汽车的定位精度，确保自动驾驶汽车在复杂道路环境中的稳定行驶。
导航定位
通过实时监测车辆动态参数，陀螺仪有助于自动驾驶系统实现车辆稳定性控制，提高行驶安全性。
陀螺仪在水下潜航器中发挥关键作用，通过实时测量潜航器的姿态和角速度，为深海导航提供精确的数据支持。
深海导航
结合陀螺仪的测量数据和其他传感器信息，水下潜航器可以实现地形匹配和精确定位，提高水下作业的准确性和效率。
地形匹配与定位
陀螺仪作为惯性导航系统的重要组成部分，可以为水下潜航器提供持续、稳定的导航支持，确保潜航器在复杂水下环境中的可靠运行。
控制稳定性
车辆定位与导航
通过对乘客上下车数据的采集和分析，陀螺仪有助于实现客流量的精确统计和预测，为运营调度提供数据支持。
客流统计与分析
安全监控与预警
陀螺仪能够实时监测城市轨道交通系统的运行状态，发现潜在的安全隐患并及时预警，确保乘客出行安全。
在城市轨道交通系统中，陀螺仪能够提供准确的车辆定位和导航信息，确保列车在复杂环境中的稳定运行。
随着MEMS技术的发展，陀螺仪将越来越微型化和集成化，降低成本并拓展应用领域。
微型化和集成化
提高陀螺仪的测量精度和稳定性是未来发展的重要方向，以满足高端应用的需求。
高精度与高性能
将陀螺仪与其他传感器（如加速度计、磁力计等）进行融合，通过算法优化提高数据处理的准确性和效率。
多传感器融合与算法优化
陀螺仪在发展过程中面临着技术、市场和应用等多方面的挑战，但同时也为相关产业带来了巨大的发展机遇。
陀螺仪漂移及测试
KM I Bx /H
ωe cos cosK
2019/12/14
19
§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
二 力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向
陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台
3．陀螺自转轴沿当地铅垂线方向
z x
ey ecoscosK
ly y
ωd
Mb
mgly H
KM IBx /H
陀螺漂移产生的原因是作用在陀螺上的干扰 力矩根据干扰力矩的性质及其变化规律，干扰力 矩可以分为两类：
• 确定性干扰力矩 有规律、可试验或计算确定，易于 补偿。
• 随机性干扰力矩 无规律性。引起陀螺的随机漂移， 只能用统计方法来估计其概率统计 特性。
2019/12/14
5
§6.2 影响陀螺漂移的主要因素
d ey p
精确定位定向，即陀螺输入轴与转台轴平行，并且要使 转台在地理坐标系中精确定向。 精确地测出转台的转速。
2019/12/14
12
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
二 伺服跟踪法的测速方法
首先在一段时间间隔内，观测转台相对地球的转角，然后根 据地球自转角速度沿转台方向的分量通过计算求得在这段时 间内地球相对惯性空间的转角
ie ey T
得到在同一时间间隔内转台相对惯性空间的转角
ip ie p
用时间间隔相除，即得到陀螺的漂移角速度
d ip / T ey p
2019/12/14
13
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
三 伺服跟踪法的转台轴的取向
1. 输入轴在水平面内沿东西方向
1. 摩擦力矩及其引起的漂移 2. 不平衡力矩及其引起的漂移 3. 非等弹性力矩及其引起的漂移
陀螺仪漂移及测试课件
陀螺仪测试中的注意事项
在进行陀螺仪测试时，应确保测试环 境干净整洁，避免灰尘、污垢等杂质 对测试结果造成影响。
在进行动态测试时，应遵循安全操作 规程，确保测试过程中的安全。
测试前应对陀螺仪进行充分的预热， 以确保其性能稳定。
对于高精度的陀螺仪，应采用高精度 的测试设备进行测试，以确保测试结 果的准确性。
陀螺仪的种类和用途
机械陀螺仪
微机械陀螺仪
利用旋转轴的定轴性，用于方向测量 和控制系统，如导弹、飞机、船舶等 导航系统。
利用微机械加工技术制造，具有低成 本、小型化、集成化等特点，用于消 费电子产品、智能穿戴设备等。
光学陀螺仪
利用光束的干涉效应，具有高精度、 抗电磁干扰等特点，用于高精度测量 和控制系统，如卫星定位系统、惯性 导航系统等。
CHAPTER
陀螺仪静态测试
01
02
陀螺仪静态测试是指将 陀螺仪置于静止状态下 进行测试，以评估其性能。
测试内容包括检查陀螺 仪的零点稳定性、分辨 率、噪声水平等。
03
静态测试通常在实验室 环境下进行，以确保测 试结果的准确性。
04
静态测试还可以用于评 估陀螺仪在不同温度和 湿度条件下的性能表现。
陀螺仪动态测试
01
02
03
04
陀螺仪动态测试是指在实际运 动状态下对陀螺仪进行测试， 以评估其在动态环境中的性能。
测试内容包括检查陀螺仪的动 态响应速度、抗干扰能力、稳
定性等。
动态测试通常在振动台、离心 机等设备上进行，以模拟实际
使用中的各种运动状态。
动态测试还可以用于评估陀螺 仪在不同运动状态下的性能表 现，如旋转、俯仰、滚动等。
CHAPTER
陀螺仪工作原理 ppt课件
当二自由度陀螺底座绕垂直于X轴与Z轴成 角 的轴以角速度 旋转时．则将有陀螺力矩Mg 作用于框架上，陀螺力矩Mg为：
Mg Hsin
陀螺仪工作原理
三自由度陀螺结构原理如图所示。 三自由度陀螺具有以下主要特性：
1)定轴性 2)进动性 3)无惯性
(2)微分陀螺仪作用原理
图中标注直角坐标系Oxyz，X轴沿框 架轴旋转方向。Y轴称为陀螺仪的输 入轴。因为微分陀螺仪就是测量它 的壳体绕Y轴转动的角速度，故又 称为测量轴。Z0的方向为主轴起始 位置，即当＝0时，Z轴应与Z0重合。
4. 加速度积分法和位移微分法
陀螺仪工作原理
光束切断法
光束切断法检测速度适合于定尺寸材料的速度 检测。这是一种非接触式测量，测量精度较高。 图2所示它是由两个固定距离为L的检测器实现速 度检测的。检测器由光源和光接收元件构成。被测 物体以速度v行进时，它的前端在通过第一个检测 器的时刻，由于物体遮断光线而产生输出信号，由 这信号驱动脉冲计数器，计数器计数至物体到达第 二个检测器时刻．检测器发出停止脉冲计数。由检 测器间距L和计数脉冲的周期T、个数N，可求出物 体的行进速度。
速度、转速、加速度测量
陀螺仪工作原理
速度测量
速度 测量
线速度测量（m/s，km/h)
角速度测量(rad/s) （转速测量(转/分）
Linear Velocity Rotary speed：revolutions per minute (r.p.m.) Angular Velocity
2n 陀螺仪工作原理
皮托管是测量流体速度的主要工具之一,广泛用于船舶和飞 行体的测速。图6为皮托管测流速原理图，图中所示从滞 止点一直到压力表液面上的空间是一个内管，在它的外面 包着外管，且与压力表的另一个液面上的空间相通，外管 的壁上开有小孔，就是静压孔。在测量时，只要把皮托管 对准流体流动的方向，使内管顶端（滞止点）能感受全压 力 pt，而具有静压孔的外管感受静压力 ps。
Mg Hsin
陀螺仪工作原理
三自由度陀螺结构原理如图所示。 三自由度陀螺具有以下主要特性：
1)定轴性 2)进动性 3)无惯性
(2)微分陀螺仪作用原理
图中标注直角坐标系Oxyz，X轴沿框 架轴旋转方向。Y轴称为陀螺仪的输 入轴。因为微分陀螺仪就是测量它 的壳体绕Y轴转动的角速度，故又 称为测量轴。Z0的方向为主轴起始 位置，即当＝0时，Z轴应与Z0重合。
4. 加速度积分法和位移微分法
陀螺仪工作原理
光束切断法
光束切断法检测速度适合于定尺寸材料的速度 检测。这是一种非接触式测量，测量精度较高。 图2所示它是由两个固定距离为L的检测器实现速 度检测的。检测器由光源和光接收元件构成。被测 物体以速度v行进时，它的前端在通过第一个检测 器的时刻，由于物体遮断光线而产生输出信号，由 这信号驱动脉冲计数器，计数器计数至物体到达第 二个检测器时刻．检测器发出停止脉冲计数。由检 测器间距L和计数脉冲的周期T、个数N，可求出物 体的行进速度。
速度、转速、加速度测量
陀螺仪工作原理
速度测量
速度 测量
线速度测量（m/s，km/h)
角速度测量(rad/s) （转速测量(转/分）
Linear Velocity Rotary speed：revolutions per minute (r.p.m.) Angular Velocity
2n 陀螺仪工作原理
皮托管是测量流体速度的主要工具之一,广泛用于船舶和飞 行体的测速。图6为皮托管测流速原理图，图中所示从滞 止点一直到压力表液面上的空间是一个内管，在它的外面 包着外管，且与压力表的另一个液面上的空间相通，外管 的壁上开有小孔，就是静压孔。在测量时，只要把皮托管 对准流体流动的方向，使内管顶端（滞止点）能感受全压 力 pt，而具有静压孔的外管感受静压力 ps。
第6章-陀螺仪漂移及测试
第六章
陀螺仪的测试与标定
2018/2/25
1
§6.1 陀螺漂移的基本概念
一 自由陀螺的漂移 由于各种原因，在陀螺上往往作用有人们所不 希望的各种干扰力矩，在这些可能是很小的干扰力 矩的作用下，陀螺将产生进动，从而使角动量向量 慢慢偏离原来的方向，我们把这种现象称为陀螺的 漂移。把在干扰力矩作用下陀螺产生的进动角速度 称为陀螺的 陀螺漂移的数学模型
陀螺漂移的物理模型
ωd D0 D y a y Dz a z D yy a Dzz a
2 y 2 z
ax a ay az
Dxy a x a y D yz a y a z Dxz a x a z
一 伺服跟踪法的基本原理
双自由度陀螺的单轴转台测漂
2018/2/25 13
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
二 伺服跟踪法的测速方法
d ey p
精确定位定向，即陀螺输入轴与转台轴平行，并且要使 转台在地理坐标系中精确定向。 精确地测出转台的转速。
2018/2/25
14
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
2018/2/25
26
§6.5 陀螺漂移的数学模型
普遍采用的陀螺误差模型
ax a a y az
2 d D0 Dx a x D y a y Dz a z D yy a y Dzz a z2
Dxy a x a y D yz a y a z D xz a x a z (ip ) y
二 伺服跟踪法的测速方法
首先在一段时间间隔内，观测转台相对地球的转角，然后根 据地球自转角速度沿转台方向的分量通过计算求得在这段时 间内地球相对惯性空间的转角
陀螺仪的测试与标定
2018/2/25
1
§6.1 陀螺漂移的基本概念
一 自由陀螺的漂移 由于各种原因，在陀螺上往往作用有人们所不 希望的各种干扰力矩，在这些可能是很小的干扰力 矩的作用下，陀螺将产生进动，从而使角动量向量 慢慢偏离原来的方向，我们把这种现象称为陀螺的 漂移。把在干扰力矩作用下陀螺产生的进动角速度 称为陀螺的 陀螺漂移的数学模型
陀螺漂移的物理模型
ωd D0 D y a y Dz a z D yy a Dzz a
2 y 2 z
ax a ay az
Dxy a x a y D yz a y a z Dxz a x a z
一 伺服跟踪法的基本原理
双自由度陀螺的单轴转台测漂
2018/2/25 13
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
二 伺服跟踪法的测速方法
d ey p
精确定位定向，即陀螺输入轴与转台轴平行，并且要使 转台在地理坐标系中精确定向。 精确地测出转台的转速。
2018/2/25
14
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
2018/2/25
26
§6.5 陀螺漂移的数学模型
普遍采用的陀螺误差模型
ax a a y az
2 d D0 Dx a x D y a y Dz a z D yy a y Dzz a z2
Dxy a x a y D yz a y a z D xz a x a z (ip ) y
二 伺服跟踪法的测速方法
首先在一段时间间隔内，观测转台相对地球的转角，然后根 据地球自转角速度沿转台方向的分量通过计算求得在这段时 间内地球相对惯性空间的转角
陀螺PPT教学课件
互动性：评估教学课件的互动性，是否激发学生的学习兴趣和参与度
技术支持：评估教学课件的技术支持，是否满足教学需求，是否易于操作和维护
陀螺PPT教学课件的推广和应用
PART FIVE
在线推广：将教学课件发布到学校在线教育平台上，方便更多的学生学习和交流
发布到在线教育平台：如网易云课堂、腾讯课堂等
提供免费或付费课程：根据教学课件的内容和质量，选择合适的收费模式
01
02
推广策略：利用社交媒体、网络广告等方式进行宣传和推广
互动和反馈：鼓励学生提出问题和建议，及时更新和优化教学课件
03
04
实践教学：将教学课件应用到实际教学中，结合实际案例和实验演示，提高教学效果和质量
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
实验演示：通过实验演示，让学生直观地了解陀螺的工作原理和特性
陀螺PPT教学课件
1
陀螺PPT教学课件介绍
2
陀螺PPT教学课件的教学内容
3
陀螺PPT教学课件的教学方法
4
陀螺PPT教学课件的评估和反馈
目录
CONTENTS
5
陀螺PPT教学课件的推广和应用
陀螺PPT教学课件介绍
PART ONE
课件的背景介绍
陀螺PPT教学课件是为幼儿园、小学和初中学生设计的
课件的目的是让学生了解陀螺的历史、制作方法和玩法
教学课件的推广：通过多种渠道和方式，将陀螺PPT教学课件推广到更多的科研机构和研究人员手中，提高其知名度和影响力。
教学课件的更新和优化：根据科研工作的需求和变化，不断更新和优化陀螺PPT教学课件，提高其质量和实用性。
教学课件的评估和反馈：收集科研人员的使用反馈，评估教学课件的效果，并根据反馈进行改进和优化。
第6章 惯性元件 惯性导航
电子信息工程学院
23
四 飞机激光陀螺
电子信息工程学院
24
内 腔 是 二 频 激 光 陀 螺 结 构
电子信息工程学院
25
飞机激光陀螺组件位置
电子信息工程学院
26
6.2.2光纤陀螺
一 概述
电子信息工程学院
27
光纤陀螺仪适应捷联系统需求而出现。基本原理同激光陀 螺，只是激光束来自外部，用光导纤维做传播环路。 优点：成本低、体积小、重量轻。 发展：1970s 光纤技术发展； 1976 年犹它大学瓦里提出设想和演示； 1978 麦道研制出第一个实用光纤陀螺； 1980s后，Littion，Honeywell，Draper 等公司以 及英、法、德、日、苏等国也展开了研制。 国内：1980s初，原理研究、试验（少数大学）； 1980s末，实质性研制； 2000s，进入实用阶段。 精度：国外 0.001度/小时；国内 0.01度/小时
L L N2
1
两束光的频差为:
4A f L
电子信息工程学院
22
3.激光陀螺的误差
（1）闭锁：当输入角速度绝对值小于阈值时，陀螺没有频差输 出。主要是由于环路的非均匀性。减小闭锁的办法是提高加工 精度，机械抖动偏频法、磁镜法、差动法。 （2）比例因子不稳定：输入输出比例因子不恒定。主要原因与 激光器的几何形状和尺寸有关。要保持比例因子恒定，采用低 膨胀系数的材料做腔体，采用温度补偿等措施。 （3）零点漂移误差：没有输入角速度时，有输出。主要原因有 流动介质引起的朗谬尔流，磁场影响，出现多膜等。采用完全 对称的双阳极共阴极结构并使用稳定分流电路，加磁屏蔽。
4A L c
A为面积
电子信息工程学院
20
陀螺PPT课件
当陀螺仪相对于地球静止时 ，其敏感轴与地球重力加速 度平行分量重合，此时陀螺 仪输出为零。
当陀螺仪绕地球旋转时，其 敏感轴与地球重力加速度平 行分量之间产生夹角，通过 测量这个夹角可以计算出陀 螺仪相对于地球的角度变化 。
角度测量通常采用加速度计 或倾斜传感器等技术，将重 力加速度分量转换为电信号 进行测量。
成本问题
光纤陀螺仪的制造成本较 高，难以在低端市场广泛 应用。
原子陀螺仪技术展望与挑战
超高精度测量
原子陀螺仪有望实现超高精度的角速度测量，满足高精度导航等应用需求。
长期稳定性好
原子陀螺仪具有长期稳定性好的特点，适用于长时间连续工作的场景。
原子陀螺仪技术展望与挑战
• 无机械运动部件：原子陀螺仪无需机械运动部件，具有更高的 可靠性和寿命。
大动态范围
光纤陀螺仪具有较大的动态范围，适用于高速旋转等应用场 景。
光纤陀螺仪技术进展与挑战
• 抗干扰能力强：光纤陀螺仪对外部干扰具有较强 的抵抗能力，保证了测量结果的稳定性。
光纤陀螺仪技术进展与挑战
光源稳定性问题
光纤陀螺仪对光源的稳定 性要求较高，需要采取特 殊措施进行保障。
光纤环圈制造难度
高精度光纤环圈的制造难 度较大，限制了光纤陀螺 仪的进一步发展。
工作原理
当陀螺受到外力作用时，其自转轴将 绕某一定点（称为极点）作进动，且 进动角速度与外力矩成正比，而与陀 螺的转动惯量成反比。
陀螺仪组成与结构
组成
陀螺仪主要由转子、支承系统、 驱动系统、测量系统和控制系统 等组成。
结构
陀螺仪的结构形式多种多样，根 据支承方式的不同可分为液浮式 、气浮式、挠性式、静电式和磁 悬浮式等。
未来发展趋势预测与展望
《陀螺》PPT优秀课件(2024)
复杂环境适应性
在复杂环境中（如隧道、城市峡谷等），陀螺仪能够弥补GPS信号 丢失的不足，确保无人驾驶车辆的稳定导航。
自主导航能力
陀螺仪为无人驾驶车辆提供自主导航能力，使其能够在无外部信号干 扰的情况下实现精确导航和定位。
2024/1/24
18
05
陀螺仪在其他领域应用拓展
2024/1/24
19
虚拟现实技术
2024/1/24
列车定位与导航
陀螺仪与全球卫星导航系 统（GNSS）等结合，为 高速铁路列车提供精确的 定位和导航服务。
列车自动驾驶辅助
陀螺仪在高速铁路列车自 动驾驶系统中发挥重要作 用，协助实现列车的自动 控制和调度。
17
无人驾驶车辆导航与定位系统
导航定位精度提升
陀螺仪与其他传感器（如GPS、惯性测量单元等）融合，提高无人 驾驶车辆的导航定位精度。
陀螺仪可实时跟踪用户头部姿态和位置变化，将虚拟信息准确地 叠加到真实场景中。
场景融合
利用陀螺仪数据，可将虚拟物体与真实场景进行无缝融合，提升 用户体验。
互动体验
陀螺仪增强了用户在增强现实环境中的沉浸感和互动性，使体验 更加自然和流畅。
21
机器人自主导航技术
姿态稳定
陀螺仪可帮助机器人保持稳定的姿态和平衡，实 现在复杂环境中的自主移动。
中的稳定性，提高命中精度。
抗干扰能力
基于陀螺仪的导弹制导系统具有 较强的抗干扰能力，能够在复杂 电磁环境下正常工作，确保导弹
的命中率和作战效果。
2024/1/24
9
卫星姿态控制系统
01
卫星姿态测量
陀螺仪能够精确测量卫星的姿态角速度和加速度，为卫星提供准确的姿
态信息，确保卫星在轨运行的稳定性和安全性。
在复杂环境中（如隧道、城市峡谷等），陀螺仪能够弥补GPS信号 丢失的不足，确保无人驾驶车辆的稳定导航。
自主导航能力
陀螺仪为无人驾驶车辆提供自主导航能力，使其能够在无外部信号干 扰的情况下实现精确导航和定位。
2024/1/24
18
05
陀螺仪在其他领域应用拓展
2024/1/24
19
虚拟现实技术
2024/1/24
列车定位与导航
陀螺仪与全球卫星导航系 统（GNSS）等结合，为 高速铁路列车提供精确的 定位和导航服务。
列车自动驾驶辅助
陀螺仪在高速铁路列车自 动驾驶系统中发挥重要作 用，协助实现列车的自动 控制和调度。
17
无人驾驶车辆导航与定位系统
导航定位精度提升
陀螺仪与其他传感器（如GPS、惯性测量单元等）融合，提高无人 驾驶车辆的导航定位精度。
陀螺仪可实时跟踪用户头部姿态和位置变化，将虚拟信息准确地 叠加到真实场景中。
场景融合
利用陀螺仪数据，可将虚拟物体与真实场景进行无缝融合，提升 用户体验。
互动体验
陀螺仪增强了用户在增强现实环境中的沉浸感和互动性，使体验 更加自然和流畅。
21
机器人自主导航技术
姿态稳定
陀螺仪可帮助机器人保持稳定的姿态和平衡，实 现在复杂环境中的自主移动。
中的稳定性，提高命中精度。
抗干扰能力
基于陀螺仪的导弹制导系统具有 较强的抗干扰能力，能够在复杂 电磁环境下正常工作，确保导弹
的命中率和作战效果。
2024/1/24
9
卫星姿态控制系统
01
卫星姿态测量
陀螺仪能够精确测量卫星的姿态角速度和加速度，为卫星提供准确的姿
态信息，确保卫星在轨运行的稳定性和安全性。
陀螺仪漂移及测试PPT课件
y x
z
2023/12/18
ax a y 0 az 1 ey e cos
KM I5 D0 Dz Dzz e cos
32
§6.6 陀螺漂移系数的确定
从陀螺漂移模型出发，利用力矩反馈法来确定陀 螺漂移系数的方法——固定位置法。
固定位置法是将安装陀螺的转台固定在某一位置，待 系统稳定后，读取力矩器的电流值。
固定位置法是将安装陀螺的转台固定在某一位置，待 系统稳定后，读取力矩器的电流值。
位置2 ：输出轴 x 铅直向上，输入轴 y 向南，自转轴 z 向东
x z
y
ax 1 ay az 0
ey e cos
KM I2 D0 Dx e cos
2023/12/18
29
§6.6 陀螺漂移系数的确定
从陀螺漂移模型出发，利用力矩反馈法来确定陀 螺漂移系数的方法——固定位置法。
对于确定性干扰力矩，根据其与加速度的分为：
• 与加速度无关的干扰力矩，例如弹性力矩、电磁力矩等。 • 与加速度成比例的干扰力矩，例如由于陀螺质量偏心引起 的干扰力矩。 • 与加速度平方成比例的干扰力矩，例如由非等弹性引起的 干扰力矩。
2023/12/18
6
§6.2 影响陀螺漂移的主要因素
干扰力矩的分类及其所产生的陀螺漂移
2023/12/18
1
§6.1 陀螺漂移的基本概念
一 自由陀螺的漂移
ωd M b / H
工程实际中的陀螺仪与陀螺仪模型有所差别，这 种差别的表现就是干扰力矩的存在，干扰力矩破 坏了陀螺仪的定轴性，使陀螺仪的角动量向量在 惯性空间中发生了变化，包括其大小和方向。
2023/12/18
2
§6.1 陀螺漂移的基本概念
《陀螺仪漂移及测试》课件
结束语
陀螺仪漂移及测试的 重要性
陀螺仪是各种惯性导航系统的 核心部件之一，其漂移和精度 直接关系到飞行、导航和控制 的稳定性和性能。
未来发展趋势
陀螺仪技术正朝着小型化、高 精度、低功耗和低成本的方向 发展，其应用范围将越来越广 泛。
建议和展望
鼓励创新思维，加强陀螺仪技 术研发和应用，推动我国航天 及高端制造业发展。
陀螺仪的结构
陀螺仪一般由陀螺轮、控制器、 支架和电源等组成。
陀螺仪漂移
1 原因
陀螺仪漂移是由于陀螺轮旋转过程中会受到环境因素和机械因素的干扰。
2 分类
常见的漂移有常态漂移、零偏漂移和温度漂移等。
3 影响
漂移会导致陀螺仪检测结果的失真和误差，影响产品的性能和稳定性。
陀螺仪漂移补偿
1
方法
常用的补偿方法有零位调整、自适应补偿、滤波补偿和误差修正等。
《陀螺仪漂移及测试》 PPT课件
# 陀螺仪漂移及测试
本课程将深入探讨陀螺仪的基本原理、漂移、漂移补偿和测试，通过实例分 析，帮助您更好地理解和应用陀螺仪技术。
陀螺仪基本原理
陀螺仪的作用
陀螺仪作为惯性导航系统的核心 部件，可以同时检测空间中的三 个自由度。
陀螺仪的基本原理
利用陀螺效Байду номын сангаас，通过检测陀螺仪 旋转的角速度，来判断运动物体 的方向和角度。
2
技术
基于MEMS技术的陀螺仪漂移补偿技术具有优秀的性能和适应性，包括预测补偿、 自适应补偿和模型补偿等。
3
效果对比
各种陀螺仪漂移补偿方法各有优劣，应选择适合实际应用的方法。
陀螺仪测试
流程
陀螺仪的测试流程包括前期准备、测试参数设置、测试数据采集和测试结果分析等几个过程。
2024年度2024年陀螺课件pptx完整版
陀螺原理
当陀螺受到外力作用时，其自转轴将绕某一固定点（支点）作进动， 且进动角速度与外力矩成正比，与陀螺转动惯量成反比。
4
陀螺分类及应用领域
2024/3/23
陀螺分类
根据结构和工作原理不同，陀螺可 分为机械陀螺、光学陀螺、微机械 陀螺等。
应用领域
陀螺在航空、航天、航海、兵器、 汽车等领域有广泛应用，如惯性导 航、姿态控制、稳定平台等。
5
陀螺发展历程及现状
发展历程
从最早的机械陀螺到现代的光学陀螺和微机械陀螺，陀螺技术经历了不断的发 展和创新。
现状
目前，光学陀螺和微机械陀螺已成为主流，具有高精度、高可靠性、小型化等 优点。同时，随着人工智能、物联网等技术的发展，陀螺的应用领域也在不断 扩展。
2024/3/23
6
02
陀螺仪结构与工作原理
2024/3/23
8
陀螺仪工作原理剖析
角动量守恒原理
陀螺仪在不受外力矩作用时，其角动量保持不变，即 转子的旋转轴指向保持不变。
进动性原理
当陀螺仪受到外力矩作用时，其旋转轴将围绕外力矩 方向进动，进动角速度与外力矩大小，其旋转轴将稳定在某 一方向，即具有定轴性。
证其在不同温度下的测量精度和稳定性。
抗干扰技术
03
针对外部干扰对陀螺仪性能的影响，采用先进的抗干扰技术，
提高陀螺仪的抗干扰能力和测量精度。
21
智能化、自主化发展方向
1 2
智能化算法 结合人工智能、机器学习等算法，对陀螺仪的测 量数据进行处理和分析，实现智能化决策和控制。
自主化技术 通过自主化技术，实现陀螺仪的自主导航、自主 定位等功能，满足更多应用场景的需求。
100%
带宽
当陀螺受到外力作用时，其自转轴将绕某一固定点（支点）作进动， 且进动角速度与外力矩成正比，与陀螺转动惯量成反比。
4
陀螺分类及应用领域
2024/3/23
陀螺分类
根据结构和工作原理不同，陀螺可 分为机械陀螺、光学陀螺、微机械 陀螺等。
应用领域
陀螺在航空、航天、航海、兵器、 汽车等领域有广泛应用，如惯性导 航、姿态控制、稳定平台等。
5
陀螺发展历程及现状
发展历程
从最早的机械陀螺到现代的光学陀螺和微机械陀螺，陀螺技术经历了不断的发 展和创新。
现状
目前，光学陀螺和微机械陀螺已成为主流，具有高精度、高可靠性、小型化等 优点。同时，随着人工智能、物联网等技术的发展，陀螺的应用领域也在不断 扩展。
2024/3/23
6
02
陀螺仪结构与工作原理
2024/3/23
8
陀螺仪工作原理剖析
角动量守恒原理
陀螺仪在不受外力矩作用时，其角动量保持不变，即 转子的旋转轴指向保持不变。
进动性原理
当陀螺仪受到外力矩作用时，其旋转轴将围绕外力矩 方向进动，进动角速度与外力矩大小，其旋转轴将稳定在某 一方向，即具有定轴性。
证其在不同温度下的测量精度和稳定性。
抗干扰技术
03
针对外部干扰对陀螺仪性能的影响，采用先进的抗干扰技术，
提高陀螺仪的抗干扰能力和测量精度。
21
智能化、自主化发展方向
1 2
智能化算法 结合人工智能、机器学习等算法，对陀螺仪的测 量数据进行处理和分析，实现智能化决策和控制。
自主化技术 通过自主化技术，实现陀螺仪的自主导航、自主 定位等功能，满足更多应用场景的需求。
100%
带宽
《陀螺仪工作原理》课件
《陀螺仪工作原理》ppt课 件
contents
目录
• 陀螺仪简介 • 陀螺仪的工作原理 • 陀螺仪的结构与组成 • 陀螺仪的特性与性能指标 • 陀螺仪的发展趋势与未来展望
01
陀螺仪简介
定义与作用
定义
陀螺仪是一种用于测量或维持方 向的工具，它基于陀螺的特性进 行工作。
作用
陀螺仪广泛应用于导航、航空、 军事等领域，用于确定方向、姿 态和角速度等参数。
高精度与高稳定性
通过技术创新和材料改进 ，提高陀螺仪的测量精度 和稳定性，满足高端应用 领域的需求。
多轴与多模式
开发多轴和多模式陀螺仪 ，实现同时对多个方向的 角速度测量，拓展陀螺仪 的应用范围。
智能化与网络化
结合物联网和人工智能技 术，使陀螺仪具备远程控 制和数据共享功能，提高 其实用性和便利性。
刚体性
定轴指向
在静态情况下，陀螺仪的旋转轴不会 因为外力的作用而发生弯曲或变形。
在静态情况下，陀螺仪的旋转轴能够 稳定地指向某一特定方向。
进动角速度与外力矩关系
当外力矩作用于陀螺仪时，陀螺仪的 旋转轴的进动角速度与外力矩的大小 成正比。
陀螺仪的性能指标
测量精度
陀螺仪能够准确测量旋转轴的 角度变化，其精度决定了陀螺
陀螺仪的种类
01
02
03
04
机械陀螺仪
利用旋转轴方向的惯性来测量 或维持方向。
光学陀螺仪
利用光束的干涉效应来测量角 速度。
激光陀螺仪
利用激光干涉效应来测量角速 度。
光纤陀螺仪
利用光纤的干涉效应来测量角 速度。
陀螺仪的应用领域
航海
用于船舶和潜艇的 导航和控制。
汽车
contents
目录
• 陀螺仪简介 • 陀螺仪的工作原理 • 陀螺仪的结构与组成 • 陀螺仪的特性与性能指标 • 陀螺仪的发展趋势与未来展望
01
陀螺仪简介
定义与作用
定义
陀螺仪是一种用于测量或维持方 向的工具，它基于陀螺的特性进 行工作。
作用
陀螺仪广泛应用于导航、航空、 军事等领域，用于确定方向、姿 态和角速度等参数。
高精度与高稳定性
通过技术创新和材料改进 ，提高陀螺仪的测量精度 和稳定性，满足高端应用 领域的需求。
多轴与多模式
开发多轴和多模式陀螺仪 ，实现同时对多个方向的 角速度测量，拓展陀螺仪 的应用范围。
智能化与网络化
结合物联网和人工智能技 术，使陀螺仪具备远程控 制和数据共享功能，提高 其实用性和便利性。
刚体性
定轴指向
在静态情况下，陀螺仪的旋转轴不会 因为外力的作用而发生弯曲或变形。
在静态情况下，陀螺仪的旋转轴能够 稳定地指向某一特定方向。
进动角速度与外力矩关系
当外力矩作用于陀螺仪时，陀螺仪的 旋转轴的进动角速度与外力矩的大小 成正比。
陀螺仪的性能指标
测量精度
陀螺仪能够准确测量旋转轴的 角度变化，其精度决定了陀螺
陀螺仪的种类
01
02
03
04
机械陀螺仪
利用旋转轴方向的惯性来测量 或维持方向。
光学陀螺仪
利用光束的干涉效应来测量角 速度。
激光陀螺仪
利用激光干涉效应来测量角速 度。
光纤陀螺仪
利用光纤的干涉效应来测量角 速度。
陀螺仪的应用领域
航海
用于船舶和潜艇的 导航和控制。
汽车
相关主题
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一 力矩反馈法法的原理
力矩反馈法采用的是力矩平衡的静力学方法。必
须测量系统稳定后各参数的数值，对系统稳定性的
判定有较高要求。 电流记录装置必须具有足够分辨力和精度。 对力矩器刻度因子的稳定性和线性度要求很高。 力矩反馈法得到的是陀螺的瞬时漂移。
2019/3/26 17
§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
7
§6.2 影响陀螺漂移的主要因素
干扰力矩的分类及其所产生的陀螺漂移
1. 摩擦力矩及其引起的漂移 2. 不平衡力矩及其引起的漂移
3. 非等弹性力矩及其引起的漂移
2019/3/26
8
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
一 伺服跟踪法的基本原理
力 矩 器 陀螺转子 信 号 器 前置放大器 解调 校正
转台 时基
一 力矩反馈法法的原理
双自由度陀螺的力矩反馈法测漂
2019/3/26 18
§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
二 力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向
陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台 1．陀螺输入轴沿当地前垂线方向
y
ly o x
ey e sin
M mgl b z K I / H sin d M B x e H
p
2019/3/26 9
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
一 伺服跟踪法的基本原理
2019/3/26
10
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
一 伺服跟踪法的基本原理
单自由度陀螺的单轴转台测漂
2019/3/26 11
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
一 伺服跟踪法的基本原理
双自由度陀螺的单轴转台测漂
2019/3/26 12
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
二 伺服跟踪法的测速方法
d e y p
精确定位定向，即陀螺输入轴与转台轴平行，并且要使 转台在地理坐标系中精确定向。 精确地测出转台的转速。
2019/3/26
13
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
2019/3/26
2
§6.1 陀螺漂移的基本概念
一 自由陀螺的漂移
ω M d b /H
工程实际中的陀螺仪与陀螺仪模型有所差别，这 种差别的表现就是干扰力矩的存在，干扰力矩破 坏了陀螺仪的定轴性，使陀螺仪的角动量向量在 惯性空间中发生了变化，包括其大小和方向。
2019/3/26
3
§6.1 陀螺漂移的基本概念
2019/3/26
6
§6.2 影响陀螺漂移的主要因素
对于确定性干扰力矩，根据其与加速度的分为：
• 与加速度无关的干扰力矩，例如弹性力矩、电磁力矩等。 • 与加速度成比例的干扰力矩，例如由于陀螺质量偏心引起 的干扰力矩。 • 与加速度平方成比例的干扰力矩，例如由非等弹性引起的 干扰力矩。
2019/3/26
二 单自由度浮子陀螺的漂移
力矩器 IA 信号器
OA SA
放大器
当沿着陀螺输入轴的角速度等于什么数值时，才能使一个 闭环系统中实际使用的陀螺仪的信号器输出为零。这个角速度 的大小称为单自由度浮子陀螺的漂移角速度。
2019/3/26 4
§6.1 陀螺漂移的基本概念
三 双自由度浮子陀螺的漂移
外环轴 对伺服状态的双自由 度陀螺，其内环轴和外 环轴分别既是IA又是OA， 都有信号器和力矩器， 且交叉连接，构成两个 闭环回路。可以用两个 加矩电流 力矩器的电流分别表示 内环轴 沿两根轴的漂移角速度。 假定陀螺在工作过程中 力矩轴是正交的，总漂 2 2 移角速度为： d dx dy
/ T d i p e y p
2019/3/26 14
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
三 伺服跟踪法的转台轴的取向
1. 输入轴在水平面内沿东西方向
d p
2. 输入轴与地球自转轴平行
d e p
3. 输入轴沿当地垂线方向
d esin p
二 伺服跟踪法的测速方法
首先在一段时间间隔内，观测转台相对地球的转角，然后根 据地球自转角速度沿转台方向的分量通过计算求得在这段时 间内地球相对惯性空间的转角
T ie e y
得到在同一时间间隔内转台相对惯性空间的转角
i p i e p
用时间间隔相除，即得到陀螺的漂移角速度
2019/3/26
20
§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
二 力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向
陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台 3．陀螺自转轴沿当地铅垂线方向
z x
cos cos K ey e
M mgl b y ω K I /H ω cos cos K d M Bx e H
2019/3/26
加矩电流
5
§6.2 影响陀螺漂移的主要因素
陀螺漂移产生的原因是作用在陀螺上的干扰 力矩根据干扰力矩的性质及其变化规律，干扰力 矩可以分为两类：
• 确定性干扰力矩
• 随机性干扰力矩 有规律、可试验或计算确定，易于 补偿。 无规律性。引起陀螺的随机漂移， 只能用统计方法来估计其概率统计 特性。
第六章
陀螺仪的测试与标定
2019/3/26
1
§6.1 陀螺漂移的基本概念
一 自由陀螺的漂移 由于各种原因，在陀螺上往往作用有人们所不希 望的各种干扰力矩，在这些可能是很小的干扰力矩 的作用下，陀螺将产生进动，从而使角动量向量慢 慢偏离原来的方向，我们把这种现象称为陀螺的漂 移。把在干扰力矩作用下陀螺产生的进动角速度称 为陀螺的漂移角速度或角速率。
2019/3/26 15
§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
一 力矩反馈法法的原理
力矩器 信号器
IA
OA 记 录装 置 SA
放大器
加矩电流
2019/3/26
K I H M M B x i y b M b K I H d M B x/ i y H
16
§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
lz
mg z
2019/3/26
19
§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
二 力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向
陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台 2．陀螺输出轴沿当地铅垂线方向
x N y K ly z lz
cos cos K ey e
M b K I /H ω cos cos K d M Bx e H
力矩反馈法采用的是力矩平衡的静力学方法。必
须测量系统稳定后各参数的数值，对系统稳定性的
判定有较高要求。 电流记录装置必须具有足够分辨力和精度。 对力矩器刻度因子的稳定性和线性度要求很高。 力矩反馈法得到的是陀螺的瞬时漂移。
2019/3/26 17
§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
7
§6.2 影响陀螺漂移的主要因素
干扰力矩的分类及其所产生的陀螺漂移
1. 摩擦力矩及其引起的漂移 2. 不平衡力矩及其引起的漂移
3. 非等弹性力矩及其引起的漂移
2019/3/26
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§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
一 伺服跟踪法的基本原理
力 矩 器 陀螺转子 信 号 器 前置放大器 解调 校正
转台 时基
一 力矩反馈法法的原理
双自由度陀螺的力矩反馈法测漂
2019/3/26 18
§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
二 力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向
陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台 1．陀螺输入轴沿当地前垂线方向
y
ly o x
ey e sin
M mgl b z K I / H sin d M B x e H
p
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§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
一 伺服跟踪法的基本原理
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10
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
一 伺服跟踪法的基本原理
单自由度陀螺的单轴转台测漂
2019/3/26 11
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
一 伺服跟踪法的基本原理
双自由度陀螺的单轴转台测漂
2019/3/26 12
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
二 伺服跟踪法的测速方法
d e y p
精确定位定向，即陀螺输入轴与转台轴平行，并且要使 转台在地理坐标系中精确定向。 精确地测出转台的转速。
2019/3/26
13
§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
2019/3/26
2
§6.1 陀螺漂移的基本概念
一 自由陀螺的漂移
ω M d b /H
工程实际中的陀螺仪与陀螺仪模型有所差别，这 种差别的表现就是干扰力矩的存在，干扰力矩破 坏了陀螺仪的定轴性，使陀螺仪的角动量向量在 惯性空间中发生了变化，包括其大小和方向。
2019/3/26
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§6.1 陀螺漂移的基本概念
2019/3/26
6
§6.2 影响陀螺漂移的主要因素
对于确定性干扰力矩，根据其与加速度的分为：
• 与加速度无关的干扰力矩，例如弹性力矩、电磁力矩等。 • 与加速度成比例的干扰力矩，例如由于陀螺质量偏心引起 的干扰力矩。 • 与加速度平方成比例的干扰力矩，例如由非等弹性引起的 干扰力矩。
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二 单自由度浮子陀螺的漂移
力矩器 IA 信号器
OA SA
放大器
当沿着陀螺输入轴的角速度等于什么数值时，才能使一个 闭环系统中实际使用的陀螺仪的信号器输出为零。这个角速度 的大小称为单自由度浮子陀螺的漂移角速度。
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§6.1 陀螺漂移的基本概念
三 双自由度浮子陀螺的漂移
外环轴 对伺服状态的双自由 度陀螺，其内环轴和外 环轴分别既是IA又是OA， 都有信号器和力矩器， 且交叉连接，构成两个 闭环回路。可以用两个 加矩电流 力矩器的电流分别表示 内环轴 沿两根轴的漂移角速度。 假定陀螺在工作过程中 力矩轴是正交的，总漂 2 2 移角速度为： d dx dy
/ T d i p e y p
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§6.3 陀螺测试的伺服跟踪法
三 伺服跟踪法的转台轴的取向
1. 输入轴在水平面内沿东西方向
d p
2. 输入轴与地球自转轴平行
d e p
3. 输入轴沿当地垂线方向
d esin p
二 伺服跟踪法的测速方法
首先在一段时间间隔内，观测转台相对地球的转角，然后根 据地球自转角速度沿转台方向的分量通过计算求得在这段时 间内地球相对惯性空间的转角
T ie e y
得到在同一时间间隔内转台相对惯性空间的转角
i p i e p
用时间间隔相除，即得到陀螺的漂移角速度
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§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
二 力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向
陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台 3．陀螺自转轴沿当地铅垂线方向
z x
cos cos K ey e
M mgl b y ω K I /H ω cos cos K d M Bx e H
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加矩电流
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§6.2 影响陀螺漂移的主要因素
陀螺漂移产生的原因是作用在陀螺上的干扰 力矩根据干扰力矩的性质及其变化规律，干扰力 矩可以分为两类：
• 确定性干扰力矩
• 随机性干扰力矩 有规律、可试验或计算确定，易于 补偿。 无规律性。引起陀螺的随机漂移， 只能用统计方法来估计其概率统计 特性。
第六章
陀螺仪的测试与标定
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§6.1 陀螺漂移的基本概念
一 自由陀螺的漂移 由于各种原因，在陀螺上往往作用有人们所不希 望的各种干扰力矩，在这些可能是很小的干扰力矩 的作用下，陀螺将产生进动，从而使角动量向量慢 慢偏离原来的方向，我们把这种现象称为陀螺的漂 移。把在干扰力矩作用下陀螺产生的进动角速度称 为陀螺的漂移角速度或角速率。
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§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
一 力矩反馈法法的原理
力矩器 信号器
IA
OA 记 录装 置 SA
放大器
加矩电流
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K I H M M B x i y b M b K I H d M B x/ i y H
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§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
lz
mg z
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§6.4 陀螺测试的力矩反馈法
二 力矩反馈法法中陀螺相对地理坐标系的取向
陀螺相对地理坐标系的位置需借助转台 2．陀螺输出轴沿当地铅垂线方向
x N y K ly z lz
cos cos K ey e
M b K I /H ω cos cos K d M Bx e H