现代导航技术第五章(动力调谐陀螺)
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一、动力调谐速率陀螺仪的构成原理 设陀螺的动量矩为L，y轴力矩器的标度因数为km，控 制电流为Iy，则在偏角稳态时有如下关系：
sx
km I y L
x
因此，稳态时转子始终跟随壳体相对惯性空间作同步 转动，施矩电流Iy、Ix的大小和极性可以分别反映出 壳体转动角速度ωx、ωy的大小和方向。所以具有双 轴速率陀螺仪的功能。
பைடு நூலகம்28
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
二、动力调谐速率陀螺仪的力矩器特性分析 例：设动力调谐速率陀螺仪动量矩L=0.1kg.m2/s。若 测量的最大速率ωmax=400°/s，则要求力矩器给 出的最大力矩为：
M s max Lmax 0.1 (400
180
) 0.64 N m
15
§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
二、动力调谐陀螺的动力调谐机理
• 所谓“动力调谐”，是指挠性接头固有的弹簧刚度恰好精确地 被动力引进的弹簧刚度所抵消，从而消除了挠性支承对转子 的弹性约束。 • 通过调节挠性轴弹簧刚度K、平衡环转动惯量Ie(横向转动惯 量)和Iz（极转动惯量），或者调节转子自转角速度，可满足 动力调谐条件：
19
§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
三、动力调谐陀螺仪的漂移误差
从表现形式来说，漂移误差可以分为以下几类： 1、对g不敏感的零偏： 2、对g敏感的零偏； 3、零均值随机零偏； 4、标度因数误差；
该类陀螺仪对于线加速度、角加速度、振动、磁场、温度 场的变化敏感，会导致测量误差。
20
§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
9
§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
三、动力调谐陀螺仪的结构组成 挠性接头的材料特性：
• 需要低抗扭刚度，高抗弯刚度； • 要支承质量较大的转子，还要承受冲击、振动和过载等，因 此要求挠性接头材料要有高弹性模量和高抗拉强度； • 由于要反复扭转，要求挠性接头材料具有高的疲劳极限； • 此外还要弱磁性、耐腐蚀、线膨胀系数小，易加工； • 通常采用铁镍恒弹性材料、铌基恒弹性材料等；
• 因此，通过上述方法可以使转子支撑在一个特定的转速上， 并且具有净的零弹簧刚度，在这种条件下，转子与陀螺内、 外挠性轴的运动解耦，因而成为"自由的"。满足调谐条件的 转子速度称为调谐速度。
16
§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
三、动力调谐陀螺仪的漂移误差
理想情况下，仪表壳体相对惯性空间转动时，陀螺自 转轴仍保持原来的方向稳定，此时壳体相对于自转轴的转 角能够精确地反映出壳体相对惯性空间的转角。 但实际过程中存在以下漂移误差： 1. 剩余刚度和阻尼效应引起的漂移误差 2. 质量不平衡引起的漂移误差 3. 结构非等弹性引起的漂移误差 4. 驱动轴二倍旋转频率的角振动引起的漂移误差
三、动力调谐陀螺仪的漂移误差
综上，动力调谐陀螺仪的角速率测量值可以用以下公式表示：
其中，ωx 和ωy为陀螺绕其输入轴的旋转速率;ax 和ay 为沿 输入轴的加速度;az 为沿自转轴的加速度; • Bfx 、 Bfy为对加速度不敏感的零偏系数; • Bgx 、Bgy为对加速度敏感的零偏系数; • Baxz、Bayz 为非等弹性零偏系数; • nx 、ny 表示零均值随机零偏; • Sx ， Sy 为标度因数误差; • My，Mz 为交叉耦合系数。
1
第五章 动力调谐陀螺
• 对于刚体转子陀螺仪而言，减小支承上的摩擦力矩，是 提高陀螺仪精度的关键所在。 • 悬浮技术：50年代的液浮陀螺，精度高但结构复杂、制 造困难、成本很高。 • 随着惯导系统的推广，尤其是在飞机上的广泛应用，寻 求一种中高级精度、但结构简单成本较低的陀螺，成为 当时迫切需要解决的问题。 • 60年代初，出现了一种新颖支承原理的动力调谐陀螺 （Dynamically Tuned Gyro-DTG）
10
§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
四、动力调谐陀螺仪的特点
• 结构简单、成本较低：不需要液浮陀螺超净的环境，适合批 量生产，制造成本为液浮陀螺的1/4； • 体积小、重量轻 • 可靠性高、使用寿命长：与液浮陀螺相比，不存在浮子的密 封性问题，以及输电软导线容易损坏的问题； • 启动时间短、功率小：一般启动时间小于2min； • 和液浮陀螺仪相比，精度稍逊； • DTG目前应用范围广泛，从平台式到捷联式，从飞机、导弹 到舰船、航天飞行器。
27
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
二、动力调谐速率陀螺仪的力矩器特性分析
由力矩器控制力矩产生的进动角速度称为施矩速率，在陀螺 工作过程中，力矩器产生的最大施矩速率应该大于载体可能 出现的最大速率。
M s km s I max L L
即：
M s Lmax
因此，为了得到较大的施矩速率，要求陀螺的动量矩要适 当的小，并且力矩器的标度因数尽可能的大，同时要求力 矩器允许通入的最大电流尽可能大（一般瞬态最大电流应 该达到2A）。
转动自由度1：当转子绕内挠 性轴偏转时，会带动平衡环 一起偏转；此时内挠性轴产 生扭转弹性变形； 转动自由度2：当转子绕外挠 性轴偏转，平衡环不会随之 偏转，此时外挠性轴产生扭 转弹性变形； 转动的特点：允许的转角很小 动力调谐陀螺仪的支承原理
7
§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
二、动力调谐陀螺仪的工作过程描述 内、外挠性轴和平衡环的作用
18
§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
三、动力调谐陀螺仪的漂移误差
3. 结构非等弹性引起的漂移误差 挠性支承结构沿驱动轴的轴向和径向的弹性不等，则转子在 重力和惯性力的作用下，由于质心偏离支承中心，导致力的 作用线不通过支承中心，从而造成非等弹性力矩。 4. 驱动轴二倍旋转频率的角振动引起的漂移误差 驱动轴可能在工作过程中出现绕与其正交的轴的角振动（章 动），会引起平衡环的振荡，从而带来有害力矩。
21
第五章 动力调谐陀螺
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
22
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
挠性接头只能允许自转轴相对壳体小角度偏转 （±5°左右），故其测量角位移的范围是很小的， 只适用于平台式惯导系统。
若要用于捷联式惯导系统，则必须设置2个力矩再平 衡回路，将其构成双轴速率陀螺仪。具有这种功能 的动力调谐陀螺仪称为动力调谐速率陀螺仪。
一、动力调谐速率陀螺仪的构成原理
① 壳体绕X轴转动，自转轴相 对壳体出现偏角； ② X轴传感器输出电压信号， 经过放大器放大转换为电 流，送给y轴力矩器。 ③ Y轴力矩器根据电流的大小 和极性，产生负向力矩使转 子产生进动。 ④ 当转子进动角速度和壳体转 动角速度相同时，转子偏角 达到稳态。
25
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
现代导航测试技术
Measuring and Testing Technique for Modern Navigation System
主讲：赖际舟 副教授
南京航空航天大学导航研究中心
办公电话：025-84892304-807 手机：13851475429 导航研究中心网页： Email：Laijz@
4
当力矩器标度因数： k m 3.2 10 N m / mA 则最大施距电流达到： I max
M s max 0.64 2000mA 4 km 3.2 10
29
因此，力矩器的温升和仪表的热设计成为这种陀螺仪需 要考虑的重要问题。
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
支承转子和传递驱动力矩； 给自转轴提供了绕与其正交 的两个轴转动的自由度。 因此要求挠性轴具有足够大 的抗弯刚度和尽可能小的抗 扭刚度。
动力调谐陀螺仪的支承原理
8
§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
三、动力调谐陀螺仪的结构组成
驱动轴 转子 内、外挠性轴 平衡环 限动器（限制转子工作 转角不能过大从而导致 挠性接头损坏） 传感器（检测自转轴相 对壳体的偏角） 力矩器（对转子施加控 制力矩）
26
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
二、动力调谐速率陀螺仪的力矩器特性分析 在动力调谐速率陀螺仪中，力矩器起到施矩元件 和测量元件的作用，其性能对整个陀螺仪性能有 很大影响。 因此对力矩器标度因数的稳定性、线性度和对称 性提出很高的要求。 另外，力矩器必须给出足够大的力矩，以使陀螺 的进动能够跟上壳体的转动，否则转子的偏角不 断增大，很快碰到限动器而使陀螺失效。
动力调谐陀螺仪的支承原理
5
§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
二、动力调谐陀螺仪的工作过程描述
1、驱动电机带动驱动轴旋转； 2、驱动轴通过内挠性轴带动平 衡环旋转； 3、平衡环通过外挠性轴带动转 子旋转；
动力调谐陀螺仪的支承原理
6
§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
二、动力调谐陀螺仪的工作过程描述 关于两个转动自由度的描述
23
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
一、动力调谐速率陀螺仪的构成原理 敏感转子绕x轴角 偏移的传感器输出 信号，经过放大后 送至绕y轴给转子 施加力矩的力矩 器，从而组成一个 力矩再平衡回路。 即：x轴传感器和y 轴力矩器构成力矩 再平衡回路。
24
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
17
§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
三、动力调谐陀螺仪的漂移误差
从导致原因上来分类： 1. 剩余刚度和阻尼效应引起的漂移误差 由于无法精确调谐和完全消除阻尼效应所致（挠性轴材 料的弹性迟滞引起阻尼力矩，方向与转子偏转角速度的 方向相反，大小与偏转角速度的大小成正比）； 2. 质量不平衡引起的漂移误差 由于加工和装配误差，转子质心和平衡环质心无法精确 位于挠性支承中心。从而引起质心轴向偏离和径向偏离 形成的质量不平衡力矩。
11
第五章 动力调谐陀螺
§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
12
§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
一、平衡环的振荡运动
当自转轴与驱动轴之 间存在相对偏角时，自转 轴仍然要稳定在惯性空间 内，此时驱动轴通过挠性 接头带动转子旋转的过程 中，由于挠性轴只能产生 扭转变形而无法产生弯曲 变形，从而使得平衡环会 出现振荡现象。 平衡环振荡运动的形成
13
§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
一、平衡环的振荡运动
平衡环振荡运动的形成
14
§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
一、平衡环的振荡运动
可以看出，当驱动轴的角动量与转子的角动量不一致 的时候，就会发生这种现象，即平衡环的角动量在驱 动轴和转子的角动量之间“跳来跳去”（扭摆运动）。 这种振荡的幅值为自转轴相对驱动轴的偏角，振荡的 频率为转子的自转频率。 由于挠性接头本身的固有弹簧刚度给转子一个约束作 用，使其无法真正的“自由”。而正是平衡环的这种振 荡运动，给动力调谐陀螺提供了一个可调的负的弹簧 刚度。
2
第五章 动力调谐陀螺
§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点 §5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差 §5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
3
§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
动力调谐陀螺实物
4
§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
一、动力调谐陀螺仪的支承
转子借助于2对互相正交的挠 性轴（常称为扭杆）和1个平 衡环（又称为框架）组成的 挠性接头来支承； 一对共轴线的内挠性轴，连 接了驱动轴和平衡环； 一对共轴线的外挠性轴，连 接了平衡环和转子； 内、外挠性轴相互垂直。理 想情况下，与驱动轴相交于 一点，称为挠性支承中心。
三、动力调谐速率陀螺仪中力矩再平衡回路的解耦
当壳体绕某一轴有角运动时，转子将同时出现绕X轴和Y轴相 对壳体的偏转。也就是说，陀螺仪的2个力矩再平衡回路之 间存在着相互交联的影响。（交联的存在主要是由于转子横 向转动惯量即章动的影响） 这种影响不但使得回路的设计比较复杂，而且增大了转子偏 角总而带来附加误差，需要采用具有解耦的力矩再平衡回路 方案。 采用“控制解耦”的方案，即对于一个多输入多输出的系统， 只要使得传递函数成为对角线矩阵，则可以实现频率域的解 耦。具体参加有关参考书。
sx
km I y L
x
因此，稳态时转子始终跟随壳体相对惯性空间作同步 转动，施矩电流Iy、Ix的大小和极性可以分别反映出 壳体转动角速度ωx、ωy的大小和方向。所以具有双 轴速率陀螺仪的功能。
பைடு நூலகம்28
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
二、动力调谐速率陀螺仪的力矩器特性分析 例：设动力调谐速率陀螺仪动量矩L=0.1kg.m2/s。若 测量的最大速率ωmax=400°/s，则要求力矩器给 出的最大力矩为：
M s max Lmax 0.1 (400
180
) 0.64 N m
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§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
二、动力调谐陀螺的动力调谐机理
• 所谓“动力调谐”，是指挠性接头固有的弹簧刚度恰好精确地 被动力引进的弹簧刚度所抵消，从而消除了挠性支承对转子 的弹性约束。 • 通过调节挠性轴弹簧刚度K、平衡环转动惯量Ie(横向转动惯 量)和Iz（极转动惯量），或者调节转子自转角速度，可满足 动力调谐条件：
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§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
三、动力调谐陀螺仪的漂移误差
从表现形式来说，漂移误差可以分为以下几类： 1、对g不敏感的零偏： 2、对g敏感的零偏； 3、零均值随机零偏； 4、标度因数误差；
该类陀螺仪对于线加速度、角加速度、振动、磁场、温度 场的变化敏感，会导致测量误差。
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§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
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§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
三、动力调谐陀螺仪的结构组成 挠性接头的材料特性：
• 需要低抗扭刚度，高抗弯刚度； • 要支承质量较大的转子，还要承受冲击、振动和过载等，因 此要求挠性接头材料要有高弹性模量和高抗拉强度； • 由于要反复扭转，要求挠性接头材料具有高的疲劳极限； • 此外还要弱磁性、耐腐蚀、线膨胀系数小，易加工； • 通常采用铁镍恒弹性材料、铌基恒弹性材料等；
• 因此，通过上述方法可以使转子支撑在一个特定的转速上， 并且具有净的零弹簧刚度，在这种条件下，转子与陀螺内、 外挠性轴的运动解耦，因而成为"自由的"。满足调谐条件的 转子速度称为调谐速度。
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§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
三、动力调谐陀螺仪的漂移误差
理想情况下，仪表壳体相对惯性空间转动时，陀螺自 转轴仍保持原来的方向稳定，此时壳体相对于自转轴的转 角能够精确地反映出壳体相对惯性空间的转角。 但实际过程中存在以下漂移误差： 1. 剩余刚度和阻尼效应引起的漂移误差 2. 质量不平衡引起的漂移误差 3. 结构非等弹性引起的漂移误差 4. 驱动轴二倍旋转频率的角振动引起的漂移误差
三、动力调谐陀螺仪的漂移误差
综上，动力调谐陀螺仪的角速率测量值可以用以下公式表示：
其中，ωx 和ωy为陀螺绕其输入轴的旋转速率;ax 和ay 为沿 输入轴的加速度;az 为沿自转轴的加速度; • Bfx 、 Bfy为对加速度不敏感的零偏系数; • Bgx 、Bgy为对加速度敏感的零偏系数; • Baxz、Bayz 为非等弹性零偏系数; • nx 、ny 表示零均值随机零偏; • Sx ， Sy 为标度因数误差; • My，Mz 为交叉耦合系数。
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第五章 动力调谐陀螺
• 对于刚体转子陀螺仪而言，减小支承上的摩擦力矩，是 提高陀螺仪精度的关键所在。 • 悬浮技术：50年代的液浮陀螺，精度高但结构复杂、制 造困难、成本很高。 • 随着惯导系统的推广，尤其是在飞机上的广泛应用，寻 求一种中高级精度、但结构简单成本较低的陀螺，成为 当时迫切需要解决的问题。 • 60年代初，出现了一种新颖支承原理的动力调谐陀螺 （Dynamically Tuned Gyro-DTG）
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§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
四、动力调谐陀螺仪的特点
• 结构简单、成本较低：不需要液浮陀螺超净的环境，适合批 量生产，制造成本为液浮陀螺的1/4； • 体积小、重量轻 • 可靠性高、使用寿命长：与液浮陀螺相比，不存在浮子的密 封性问题，以及输电软导线容易损坏的问题； • 启动时间短、功率小：一般启动时间小于2min； • 和液浮陀螺仪相比，精度稍逊； • DTG目前应用范围广泛，从平台式到捷联式，从飞机、导弹 到舰船、航天飞行器。
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§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
二、动力调谐速率陀螺仪的力矩器特性分析
由力矩器控制力矩产生的进动角速度称为施矩速率，在陀螺 工作过程中，力矩器产生的最大施矩速率应该大于载体可能 出现的最大速率。
M s km s I max L L
即：
M s Lmax
因此，为了得到较大的施矩速率，要求陀螺的动量矩要适 当的小，并且力矩器的标度因数尽可能的大，同时要求力 矩器允许通入的最大电流尽可能大（一般瞬态最大电流应 该达到2A）。
转动自由度1：当转子绕内挠 性轴偏转时，会带动平衡环 一起偏转；此时内挠性轴产 生扭转弹性变形； 转动自由度2：当转子绕外挠 性轴偏转，平衡环不会随之 偏转，此时外挠性轴产生扭 转弹性变形； 转动的特点：允许的转角很小 动力调谐陀螺仪的支承原理
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§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
二、动力调谐陀螺仪的工作过程描述 内、外挠性轴和平衡环的作用
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§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
三、动力调谐陀螺仪的漂移误差
3. 结构非等弹性引起的漂移误差 挠性支承结构沿驱动轴的轴向和径向的弹性不等，则转子在 重力和惯性力的作用下，由于质心偏离支承中心，导致力的 作用线不通过支承中心，从而造成非等弹性力矩。 4. 驱动轴二倍旋转频率的角振动引起的漂移误差 驱动轴可能在工作过程中出现绕与其正交的轴的角振动（章 动），会引起平衡环的振荡，从而带来有害力矩。
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第五章 动力调谐陀螺
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
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§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
挠性接头只能允许自转轴相对壳体小角度偏转 （±5°左右），故其测量角位移的范围是很小的， 只适用于平台式惯导系统。
若要用于捷联式惯导系统，则必须设置2个力矩再平 衡回路，将其构成双轴速率陀螺仪。具有这种功能 的动力调谐陀螺仪称为动力调谐速率陀螺仪。
一、动力调谐速率陀螺仪的构成原理
① 壳体绕X轴转动，自转轴相 对壳体出现偏角； ② X轴传感器输出电压信号， 经过放大器放大转换为电 流，送给y轴力矩器。 ③ Y轴力矩器根据电流的大小 和极性，产生负向力矩使转 子产生进动。 ④ 当转子进动角速度和壳体转 动角速度相同时，转子偏角 达到稳态。
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§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
现代导航测试技术
Measuring and Testing Technique for Modern Navigation System
主讲：赖际舟 副教授
南京航空航天大学导航研究中心
办公电话：025-84892304-807 手机：13851475429 导航研究中心网页： Email：Laijz@
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当力矩器标度因数： k m 3.2 10 N m / mA 则最大施距电流达到： I max
M s max 0.64 2000mA 4 km 3.2 10
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因此，力矩器的温升和仪表的热设计成为这种陀螺仪需 要考虑的重要问题。
§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
支承转子和传递驱动力矩； 给自转轴提供了绕与其正交 的两个轴转动的自由度。 因此要求挠性轴具有足够大 的抗弯刚度和尽可能小的抗 扭刚度。
动力调谐陀螺仪的支承原理
8
§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
三、动力调谐陀螺仪的结构组成
驱动轴 转子 内、外挠性轴 平衡环 限动器（限制转子工作 转角不能过大从而导致 挠性接头损坏） 传感器（检测自转轴相 对壳体的偏角） 力矩器（对转子施加控 制力矩）
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§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
二、动力调谐速率陀螺仪的力矩器特性分析 在动力调谐速率陀螺仪中，力矩器起到施矩元件 和测量元件的作用，其性能对整个陀螺仪性能有 很大影响。 因此对力矩器标度因数的稳定性、线性度和对称 性提出很高的要求。 另外，力矩器必须给出足够大的力矩，以使陀螺 的进动能够跟上壳体的转动，否则转子的偏角不 断增大，很快碰到限动器而使陀螺失效。
动力调谐陀螺仪的支承原理
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§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
二、动力调谐陀螺仪的工作过程描述
1、驱动电机带动驱动轴旋转； 2、驱动轴通过内挠性轴带动平 衡环旋转； 3、平衡环通过外挠性轴带动转 子旋转；
动力调谐陀螺仪的支承原理
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§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
二、动力调谐陀螺仪的工作过程描述 关于两个转动自由度的描述
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§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
一、动力调谐速率陀螺仪的构成原理 敏感转子绕x轴角 偏移的传感器输出 信号，经过放大后 送至绕y轴给转子 施加力矩的力矩 器，从而组成一个 力矩再平衡回路。 即：x轴传感器和y 轴力矩器构成力矩 再平衡回路。
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§5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
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§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
三、动力调谐陀螺仪的漂移误差
从导致原因上来分类： 1. 剩余刚度和阻尼效应引起的漂移误差 由于无法精确调谐和完全消除阻尼效应所致（挠性轴材 料的弹性迟滞引起阻尼力矩，方向与转子偏转角速度的 方向相反，大小与偏转角速度的大小成正比）； 2. 质量不平衡引起的漂移误差 由于加工和装配误差，转子质心和平衡环质心无法精确 位于挠性支承中心。从而引起质心轴向偏离和径向偏离 形成的质量不平衡力矩。
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第五章 动力调谐陀螺
§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
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§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
一、平衡环的振荡运动
当自转轴与驱动轴之 间存在相对偏角时，自转 轴仍然要稳定在惯性空间 内，此时驱动轴通过挠性 接头带动转子旋转的过程 中，由于挠性轴只能产生 扭转变形而无法产生弯曲 变形，从而使得平衡环会 出现振荡现象。 平衡环振荡运动的形成
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§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
一、平衡环的振荡运动
平衡环振荡运动的形成
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§5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差
一、平衡环的振荡运动
可以看出，当驱动轴的角动量与转子的角动量不一致 的时候，就会发生这种现象，即平衡环的角动量在驱 动轴和转子的角动量之间“跳来跳去”（扭摆运动）。 这种振荡的幅值为自转轴相对驱动轴的偏角，振荡的 频率为转子的自转频率。 由于挠性接头本身的固有弹簧刚度给转子一个约束作 用，使其无法真正的“自由”。而正是平衡环的这种振 荡运动，给动力调谐陀螺提供了一个可调的负的弹簧 刚度。
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第五章 动力调谐陀螺
§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点 §5.2 动力调谐陀螺的调谐机理及其漂移误差 §5.3 动力调谐速率陀螺仪的构成与分析
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§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
动力调谐陀螺实物
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§5.1 动力调谐陀螺的结构及特点
一、动力调谐陀螺仪的支承
转子借助于2对互相正交的挠 性轴（常称为扭杆）和1个平 衡环（又称为框架）组成的 挠性接头来支承； 一对共轴线的内挠性轴，连 接了驱动轴和平衡环； 一对共轴线的外挠性轴，连 接了平衡环和转子； 内、外挠性轴相互垂直。理 想情况下，与驱动轴相交于 一点，称为挠性支承中心。
三、动力调谐速率陀螺仪中力矩再平衡回路的解耦
当壳体绕某一轴有角运动时，转子将同时出现绕X轴和Y轴相 对壳体的偏转。也就是说，陀螺仪的2个力矩再平衡回路之 间存在着相互交联的影响。（交联的存在主要是由于转子横 向转动惯量即章动的影响） 这种影响不但使得回路的设计比较复杂，而且增大了转子偏 角总而带来附加误差，需要采用具有解耦的力矩再平衡回路 方案。 采用“控制解耦”的方案，即对于一个多输入多输出的系统， 只要使得传递函数成为对角线矩阵，则可以实现频率域的解 耦。具体参加有关参考书。