半球諧振陀螺基本原理

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 半球諧振陀螺關(guān)鍵技術(shù) 2
1.2.1 半球諧振子 3
1.2.2 工作模式 5
1.2.3 性能提升方法 7
1.3 半球諧振陀螺研究現(xiàn)狀 38
1.3.1 美國 38
1.3.2 俄羅斯 39
1.3.3 法國 40
1.3.4 中國 41
參考文獻 42
第2章 半球諧振陀螺的理論基礎(chǔ) 49
2.1 物理基礎(chǔ) 49
2.1.1 科氏效應(yīng) 49
2.1.2 基爾霍夫假設(shè) 51
2.1.3 薄殼理論 51
2.1.4 瑞利函數(shù) 59
2.2 數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 60
2.2.1 布勃諾夫-伽遼金法 60
2.2.2 坐標變換方法 62
參考文獻 67
第3章 半球諧振子的動力學(xué)建模 68
3.1 半球諧振子形變與受力分析 68
3.1.1 半球諧振子形變分析 68
3.1.2 慣性力方程的推導(dǎo) 69
3.1.3 受力平衡方程的建立 71
3.2 諧振子唇沿處二階振動方程的建立 71
iv 半球諧振陀螺基本原理
3.3 密度不均勻的半球諧振子動力學(xué)建模 77
參考文獻 84
第4章 半球諧振子的模態(tài)分析與特征參數(shù)測試方法 85
4.1 半球諧振子的模態(tài)分析 85
4.1.1 半球諧振子結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響 88
4.1.2 半球諧振子加工誤差的影響 94
4.2 半球諧振子Q值的測試方法 98
4.2.1 時域法 99
4.2.2 頻域法 103
4.3 半球諧振子頻差與剛度軸的測試方法 104
4.3.1 頻域法 104
4.3.2 時域法 106
參考文獻 108
第5章 半球諧振陀螺的測控原理與等效動力學(xué)模型 109
5.1 半球諧振陀螺的檢測與驅(qū)動 109
5.1.1 電容檢測原理 109
5.1.2 靜電驅(qū)動原理 110
5.2 半球諧振陀螺的等效動力學(xué)模型 111
5.2.1 理想檢測電極方位的陀螺等效動力學(xué)模型 112
5.2.2 駐波波腹波節(jié)方位的陀螺等效動力學(xué)模型 116
5.3 基于Lynch平均法的廣義慢變量分析 117
5.3.1 諧振子振動位移放大電壓的慢變方程 118
5.3.2 諧振子等效質(zhì)點橢圓運動軌跡參數(shù)的慢變方程 124
參考文獻 127
第6章 力平衡半球諧振陀螺測控方案設(shè)計與誤差建模 128
6.1 測控方案設(shè)計 128
6.2 誤差分析與建模 130
6.2.1 諧振子非等阻尼與非等彈性誤差 131
6.2.2 檢測和驅(qū)動電極誤差 131
6.2.3 測控系統(tǒng)相位誤差 134
參考文獻 142
第7章 力平衡半球諧振陀螺誤差的標定與補償 143
7.1 陀螺標度因數(shù)和零偏的誤差演化模型 143
7.2 誤差的離線標定與補償 144
7.2.1 X和Y模態(tài)間和模態(tài)內(nèi)耦合誤差消除 144
7.2.2 標度因數(shù)和零偏標定與補償 149
7.3 誤差的在線辨識與補償 151
參考文獻 153
第8章 全角半球諧振陀螺測控方案設(shè)計與誤差分析 154
8.1 測控方案設(shè)計 154
8.2 陀螺自激勵與駐波自進動 156
8.3 誤差源與誤差特性分析 157
8.3.1 檢測電極增益失配與傾角失準 158
8.3.2 驅(qū)動電極增益失配與傾角失準 160
8.3.3 電容檢測與靜電驅(qū)動非線性 164
8.3.4 測控系統(tǒng)相位誤差 167
8.3.5 諧振子非等阻尼與非等彈性誤差 171
參考文獻 181
第9章 全角半球諧振陀螺誤差的自激解耦、標定與補償 182
9.1 誤差的自激解耦、標定與補償方案設(shè)計 182
9.2 誤差的離線標定與補償 185
9.2.1 檢測誤差標定與補償 185
9.2.2 相位誤差自標定與自補償 187
9.2.3 驅(qū)動誤差自標定與自補償 188
9.2.4 諧振子非等阻尼誤差自標定與力補償 188
9.3 誤差的在線辨識與補償 195
9.3.1 檢測誤差在線辨識 195
9.3.2 相位誤差在線辨識 199
9.3.3 驅(qū)動誤差在線辨識 200
9.3.4 基于遺忘濾波的誤差在線辨識與補償 202
參考文獻 207
第10章 調(diào)頻半球諧振陀螺的測控方案設(shè)計與特性分析 208
10.1 正交調(diào)頻模式 208
10.1.1 測控方案 208
10.1.2 輸出特性 211
10.1.3 驗證分析 214
10.2 李薩如調(diào)頻模式 216
10.2.1 測控方案 216
10.2.2 輸出特性 218
10.2.3 驗證分析 220
10.3 差分調(diào)頻模式 224
10.3.1 測控方案 224
10.3.2 輸出特性 228
10.3.3 驗證分析 233
參考文獻 236