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1、*1 第七章第七章 陀螺仪陀螺仪的应用的应用 *2 7.1 7.1 自由陀螺的应用自由陀螺的应用 一一 自由陀螺仪的工作方式自由陀螺仪的工作方式 可以用陀螺坐标系模拟惯性坐标系，通过测量运动载体相可以用陀螺坐标系模拟惯性坐标系，通过测量运动载体相 对陀螺的运动，得到载体相对惯性空间的绝对运动。对陀螺的运动，得到载体相对惯性空间的绝对运动。 使用自由陀螺测量载体的航向和姿态时，通常采用沿外环使用自由陀螺测量载体的航向和姿态时，通常采用沿外环 轴输出信号。轴输出信号。 利用自由陀螺测量载体的航向和姿态时，有陀螺的视运动以利用自由陀螺测量载体的航向和姿态时，有陀螺的视运动以 及干扰力矩造成陀螺漂移等
2、因素直接造成的测量误差，还有及干扰力矩造成陀螺漂移等因素直接造成的测量误差，还有 载体作复杂运动时，由于框架的几何约束产生的框架误差。载体作复杂运动时，由于框架的几何约束产生的框架误差。 *3 7.1 7.1 自由陀螺的应用自由陀螺的应用 二二 自由陀螺仪的框架误差自由陀螺仪的框架误差 *4 7.1 7.1 自由陀螺的应用自由陀螺的应用 二二 自由陀螺仪的框架误差自由陀螺仪的框架误差 框架误差不仅与载体姿态角有关，也和陀螺的框架误差不仅与载体姿态角有关，也和陀螺的 安装方式有关。当陀螺的三根轴互相垂直且与载体安装方式有关。当陀螺的三根轴互相垂直且与载体 三轴平行时，框架误差最小。在使用自由陀螺
3、测量三轴平行时，框架误差最小。在使用自由陀螺测量 载体姿态角时，常需根据载体航行过程中各种可能载体姿态角时，常需根据载体航行过程中各种可能 的姿态来确定陀螺在载体上的布置方案。的姿态来确定陀螺在载体上的布置方案。 *5 7.1 7.1 自由陀螺的应用自由陀螺的应用 三三 自由陀螺跟踪动参考系的控制力矩自由陀螺跟踪动参考系的控制力矩 根据自由陀螺相对动坐标系的运动规律，对陀根据自由陀螺相对动坐标系的运动规律，对陀 螺施加相应的控制力矩，即把自由陀螺变成受控陀螺施加相应的控制力矩，即把自由陀螺变成受控陀 螺，使其按某种规律在惯性空间进动，跟踪导航坐螺，使其按某种规律在惯性空间进动，跟踪导航坐 标系
4、，亦即使陀螺相对动参考系处于静止状态。标系，亦即使陀螺相对动参考系处于静止状态。 *6 7.1 7.1 自由陀螺的应用自由陀螺的应用 三三 自由陀螺跟踪动参考系的控制力矩自由陀螺跟踪动参考系的控制力矩 只要陀螺的只要陀螺的 H H 轴相对惯性空间的转动角速度与轴相对惯性空间的转动角速度与 动参考系相对惯性空间的转动角速度大小和方向都相动参考系相对惯性空间的转动角速度大小和方向都相 同时，同时，H H 轴就相对动参考系静止。轴就相对动参考系静止。 *7 7.2 7.2 垂直陀螺的工作方式垂直陀螺的工作方式 一一 陀螺摆陀螺摆 *8 7.2 7.2 垂直陀螺的工作方式垂直陀螺的工作方式 一一 陀螺
5、摆陀螺摆 *9 7.2 7.2 垂直陀螺的工作方式垂直陀螺的工作方式 二二 垂直陀螺垂直陀螺 *10 7.3 7.3 方位陀螺的工作方式方位陀螺的工作方式 一一 罗经的指北原理及其进动方程罗经的指北原理及其进动方程 *11 7.3 7.3 方位陀螺的工作方式方位陀螺的工作方式 二二 陀螺罗经的阻尼陀螺罗经的阻尼 *12 7.3 7.3 方位陀螺的工作方式方位陀螺的工作方式 三三 陀螺罗经陀螺罗经的误差分析 *13 7.4 7.4 陀螺稳定平台陀螺稳定平台 一一 概述概述 陀螺稳定平台的主要作用是在载体内按给定的 技术指标，建立一个与载体角运动无关的导航坐标 系，为加速度计提供可靠的测量基准，也
6、为载体姿 态角的测量提供坐标基准。 稳定系统由陀螺仪、平台台体、框架系统和稳定 回路组成。台体是系统的稳定对象，安装在台体上的 陀螺仪敏感台体相对惯性空间的角位移或角速度，并 通过稳定回路控制平台系统，使台体稳定在惯性空间 。 *14 7.4 7.4 陀螺稳定平台陀螺稳定平台 一一 概述概述 可用作陀螺稳定平台敏感元件的单自由度陀螺 仪有：速率陀螺仪、液浮积分陀螺仪等。 这些陀螺仪敏感台体的角运动，并输出与台体角 速度、台体转角和台体角度积分值成比例的控制信 号。将这些信号进行适当处理后，输给平台相应框 架轴的力矩电机，使台体在惯性空间保持稳定。 *15 7.4 7.4 陀螺稳定平台陀螺稳定平
7、台 二二 单轴陀螺稳定平台单轴陀螺稳定平台 *16 7.4 7.4 陀螺稳定平台陀螺稳定平台 三三 三轴陀螺稳定平台三轴陀螺稳定平台 *17 7.4 7.4 陀螺稳定平台陀螺稳定平台 四四 三框架四轴全姿态平台三框架四轴全姿态平台 *18 7.4 7.4 陀螺稳定平台陀螺稳定平台 五五 浮球平台浮球平台 *19 7.5 7.5 惯性导航系统惯性导航系统 一一 平台式惯性导航系统平台式惯性导航系统 *20 7.5 7.5 惯性导航系统惯性导航系统 一一 平台式惯性导航系统平台式惯性导航系统 *21 7.5 7.5 惯性导航系统惯性导航系统 一一 捷联式惯性导航系统捷联式惯性导航系统 *22 7.5 7.5 惯性导航系统惯性导航系统 一一 捷联式惯性导航系统捷联式惯性导航系统 *23 7.5 7.5 惯性导航系统惯性导航系统 一一 捷联式惯性导航系统捷联式惯性导航系统
