《惯性技术课件4单自由度陀螺哈工大版,116全资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《惯性技术课件4单自由度陀螺哈工大版,116全资料（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,1,Single Degree-of-Freedom gyro,单自由度陀螺仪,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,2,Outline,单自由度陀螺介绍 单自由度陀螺动力学建模 单自由度速率陀螺和积分陀螺 应用示例: 平台单轴稳定,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,3,1.0*单自由度陀螺: 介绍,单自由度(1-DOF) 陀螺:,结构 - 只有一个框架 转子轴的自由度 仅一个,转子轴绕着 x-轴方向缺少转动自由度 转子轴不具有稳定性,Lecture 4 - Gimba
2、led Gyro - 1DOF,4,2.0 敏感轴,当基座绕着 x-轴旋转:,转子轴被迫也绕着 x-轴旋转;,但转子轴仍试图保持在原来的方向;,转子轴和基座之间存在强迫和反抗的相互作用;,基座会对转子轴产生一个强迫力矩 Mx ，沿着 x-轴方向,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,5,2.0*敏感轴,当基座绕着 x-轴旋转:,基座会对转子轴产生一个强迫力矩 Mx ，沿着 x-轴方向,转子将绕着内框架轴 y-轴进动,结论: 单自由度陀螺能够敏感基座绕着其转子轴缺少转动自由度的方向的转动。,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,6,1.2
3、Product - JG7005,Internal view,In package,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,7,Outline,单自由度陀螺介绍 单自由度陀螺动力学建模 单自由度速率陀螺和积分陀螺 应用示例: 平台单轴稳定,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,8,3.1 建模: 坐标系,转动分析:,转子绕 z-轴自转;,基座以角速度 xb转动,内框架也被迫以角速度xb 绕 x-轴转动,同时，内框架也以角速度 绕 y-轴转动,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,9,3.1 建模: 坐标系,坐标系
4、：,固定坐标系 - XYZ,基座坐标系 - xb yb zb （输入轴 xb ）,内框架坐标系 - xyz,转子坐标系 - x y z,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,10,3.2 建模: 任务和方法,任务: 建立输出转角 和输入角速度 xb，之间的关系,途径： 动量矩定理 + 苛氏定律,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,11,3.3 建模: 转动,选取内框架坐标系作为动坐标系,内框架相对基座的转动角速度:,基座相对惯性空间的转动角速度:,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,12,3.3 建模: 转
5、动,内框架相对惯性空间的转动角速度:, 对小角度,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,13,3.3 建模: 转动,内框架角速度:,转子相对惯性空间的角速度:,转子的动量矩:,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,14,3.4 建模: 动量矩,转子的动量矩:,根据动量矩定理和苛氏定律：,其中,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,15,3.4*建模: 动量矩,故有,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,16,3.5*模型: 力矩,因为我们只关心 角的变化规律, 所以只需要抽取沿着 y
6、-轴的分量，得到,或,其中,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,17,3.5*模型: 力矩,其中,(阻尼),(扭转弹簧),- 控制力矩,- 干扰力矩,忽略 M f , 得到,故,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,18,3.6 模型: II 型系统,忽略控制力矩 M B , 得,典型的 II 阶系统，可以改写为,其中,等效阻尼比,自由振荡频率,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,19,Outline,单自由度陀螺介绍 单自由度陀螺动力学建模 单自由度速率陀螺和积分陀螺 应用示例: 平台单轴稳定,Lectu
7、re 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,20,3.1*速率陀螺,单自由度陀螺义的分类 (基于 c 和 k ),1、当 c0，k0,系统时域方程,频域拉氏变换,传递函数,稳态时,称为速率陀螺(rate gyro),Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,21,3.2*积分陀螺,2、当 c0，k=0, 有,改写为,传递函数,包括：积分环节 + 一阶惯性环节,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,22,3.2 积分陀螺稳态响应,稳态响应：, 积分陀螺,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,23,3.3
8、控制力矩输入的影响,仅角速率输入,外加控制力矩输入,记,上式意味着，给单自由度陀螺仪施加控制力矩，效果上等同于施加了相当幅值的输入角速率.,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,24,Outline,单自由度陀螺介绍 单自由度陀螺动力学建模 单自由度速率陀螺和积分陀螺 应用示例: 平台单轴稳定,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,25,5.0 应用例子: 平台稳定与跟踪,一个单轴平台，利用单自由度陀螺仪进行稳定,作为反馈给电机,若要控制平台旋转，可施加控制力矩,当,得到,Lecture 4 - Gimbaled Gyro - 1DOF,26,End,
