惯性技术课件4--单自由度陀螺 (哈工大版,1-16全).ppt

Lecture4 GimbaledGyro 1DOF 1 SingleDegree of Freedomgyro 单自由度陀螺仪 Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 1DOF 6 1 2Product JG7005 Internalview Inpackage Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 1DOF 9 3 1建模 坐标系 坐标系 固定坐标系 XYZ 基座坐标系 xbybzb 输入轴xb 内框架坐标系 xyz 转子坐标系 x y z Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 1DOF 12 3 3建模 转动 内框架相对惯性空间的转动角速度 对小角度 Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 1DOF 15 3 4 建模 动量矩 故有 Lecture4 GimbaledGyro 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 轴的分量 得到 或 其中 Lecture4 GimbaledGyro 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Mf 得到 故 Lecture4 GimbaledGyro 1DOF 18 3 6模型 II型系统 忽略控制力矩MB 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 Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 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c 0 k 0 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 rategyro Lecture4 GimbaledGyro 1DOF 21 3 2 积分陀螺 2 当c 0 k 0 有 改写为 传递函数 包括 积分环节 一阶惯性环节 Lecture4 GimbaledGyro 1DOF 22 3 2积分陀螺稳态响应 稳态响应 积分陀螺 Lecture4 GimbaledGyro 1DOF 23 3 3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 Lecture4 GimbaledGyro 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 Lecture4 GimbaledGyro 1DO