(待分)导航原理实验报告

1、导航原理实验报告院系：班级：学号：姓名：成绩：指导教师签字：批改日期：年月日 哈尔滨工业大学航天学院 控制科学实验室实验二自由度陀螺仪基本特性验证实验、实验目的 了解机械陀螺仪的结构特点。对比验证没有通电和通电后的二自由度陀螺仪基本特性表观。深化课堂讲授的有关二自由度陀螺仪基本特性的内容。、思考与分析1.定轴性(1)设陀螺仪的动量矩为，作用在陀螺仪上的干扰力矩为，陀螺仪漂移角速度为3 ,写出关系式说明动量矩越大，陀螺漂移越小，陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高.答案：1 K 1干扰力矩一定时，动量矩越大，陀螺仪漂移角速度为3越小，陀螺漂移越小，陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高.(2) 在陀螺仪原理及

2、其机电结构方而简要蜕明如何提高的量值？答案： 耳由公式 WI 可知提高的量值有四种途径：1. 陀螺转子采用密度大的材料,其质量提高了，转动惯量也就提高了。2. 改变质量分布特性。在质量相同的情况下，若质量分布的半径距质 心越远，越大。因此将陀螺转子的有效质量外移，如动力谐陀螺将 转子设计成环状。即 在陀螺电机定子环中，可做成质量集中分布在 环外边缘的环形结构，切边缘部分材质密度大，可提高转动惯量。3. 增大,可有效提咼转动惯量。.另外可通过采用外转子电机来改变电机质量分布，增大。改变电机定转子结构：采用外转子，内定子结构的转子电机。.增加陀螺转子的旋转速度。I 提高电压周波频率一一 一一适当减

3、少极对数，如取适当减少转差率，可通过减少转子支承轴承摩擦来实现.进动性（）在外框架施加一沿轴正方向作用力矩时， 画出动量矩的进动方向及矢量, 3 ,的关系坐标图。（设定沿轴正方向）并在坐标中标出陀螺仪自转轴 的旋转方向。b）在内框架施加一沿轴正方向作用力矩时，画出动量矩的进动方向及矢 量，3的关系坐标图。（设定沿轴正方向）并在坐标中标出陀螺仪自转（）若改变了陀螺仪自转轴的旋转方向即是沿坐标轴的负方向，仍还是在外框架沿轴正方向施加一作用力矩时，画出其矢量，3,的关系坐标图。并在坐标图中标出自转轴的旋转方向 和 的进动方向及陀螺力矩的方向。2陀螺动力效应如果人为的用手指向陀螺仪的内框架（内环）施加

4、力矩时，对于陀螺仪内 框架（内环）而言，为什么没有表观出陀螺动力效应 ？当人为对陀螺内框架施加外力矩时，外力矩通过内框架传递到转子上，陀螺转子产生绕外框架轴的进动。虽然作用在内框架上的陀螺力矩与施加的外力矩大小相等方向相反， 但是因为陀螺转子绕外框架轴进动，会带动了内框架，随着外框架一起转动。因此陀螺内框架不能表现出陀螺动力效应。迸动篦黠輕貲由一陀螺力矩阪内框衆所受合处力矩为但 豊子雜封.带諸内框架,随 著外框架一起转址固此陀 幅内框架役有动力效应表观实验光纤陀螺工作过程演示实验实验目的.通过演示实验，加深对效应的理解。.了解光纤陀螺陀螺数据采集系统。.掌握光纤陀螺结构及应用。.观察光纤陀螺工

5、作过程.二、思考与分析.萨格奈克效应是什么？答案：效应是法国科学家于年发现的，它构成了现代光学陀螺一一激光陀螺和光纤陀螺的理论基础。在一个任意几何形状的闭合光学环路中， 从任意一点发出的沿相反方向传播的 两束光波，绕行一周返回到该点时，如果闭合光路在其平面内相对惯性空间有旋转，则两 束光波的相位将发生变化，这称为效应。.光纤陀螺仪按光路系统的不同分类，分为哪几种？答案：全光纤陀螺，集成光学光纤陀螺，谐振腔型光纤陀螺。.光纤环形干涉仪的基本原理是什么？答案：当用光纤环实现闭合光学环路并形成环形干涉仪时，其输出为:式中，是入射光的光强。是旋转引起的相位变化，也称为相移，它与旋转角速率的关系为：13

6、（）式中，为光纤长度。为光纤环的半径。为光波长。为真空中的光速。光纤环形干涉仪的优势是可以采用多匝光路来增强相移，此时（）式中的光纤长度亠 ，是光纤线圈的匝数。联合式（）和（），就能够通过检测干涉光强的变化来感知转速。.光纤陀螺仪的基本构成和光路传导过程是什么？答案：光路系统主要由光源，光检测器，分束器，偏振器，空间滤波器，相位调制器，光纤线圈。.光纤陀螺测的是那个方向的转动角速率？测量的是地球自转角速率在垂直于光纤陀螺腔体方向的分量。实验陀螺稳定平台结构展示实验一、实验目的了解单轴双陀螺稳定平台的结构及特点。了解双轴陀螺稳定平台的结构及特点。.加深对陀螺稳定平台工作原理的理解。二、思考与分析

7、1.陀螺稳定平台的分类？陀螺稳定平台按其稳定的轴数，又分为单轴、双轴和三轴陀螺稳定平台。按选作陀螺稳定平台（下面简称平台）敏感元件的不同，可分为气浮陀螺平台、液浮陀螺平台、 挠性陀螺平台等。.陀螺稳定平台有哪两种基本作用？答案：一是稳定作用，即能隔离运载体的角运动。平台稳定系统产生稳定力矩来抵消运载体运动对平台的干扰力矩，阻止平台相对惯性空间转动。二是修正作用，即能控制平台按照所需的角运动规律相对于惯性空间运动。例如，稳定平台要模拟当地水平面时，平台在保持稳定的同时，还必须进行修正，以跟踪当地 水平面相对惯性空间的运动。3. 测量元件对惯导平台的性能有何影响？如何处理？答案： 由于加速度计的常

8、值零位误差， 陀螺的常值漂移角速度， 都可以产生平台误差 角，产生平台漂移，影响惯导平台控制精度。此外平台还有初始安装误差角及初始速度的装订误差。 这些误差都具有振荡特性， 均 以分钟的周期振荡。 因此， 当导航系统的使用时间接近或超过半个舒拉周期以上时， 便要 设法将上述无阻尼振荡现象加以衰减， 使其达到稳定状态， 才能比较精确地进行定位与导 航。答案： 陀螺漂移将产生陀螺干扰力矩， 使惯导平台产生失准角， 进而影响惯导平台控 制精度。 由于陀螺漂移带来的误差无界， 且无法补偿， 所以陀螺的精度最终决定了惯导平 台的精度。4. 简述双轴陀螺稳定平台的结构？ 双轴陀螺稳定平台由主要由平台台体、

9、框架系统（即内框架、外框架和基座）、 稳定系统（由平台台体上的陀螺仪、伺服放大器和框架轴上的力矩电机等构成，又 称稳定回路、伺服回路）以及修正系统（包括平台台体上的加速度计、液位开关） 构成框架式结构。陀螺马达分别装在陀螺房中，陀螺房轴为进动轴，两进动轴互相垂直， 通过连杆与修正电机相接，与装在平台下的液位开关构成修正回路。稳定轴为、 ，它们相 互垂直， 分别通过减速器与稳定电机相连， 两个稳定电机的驱动信号来自绕在陀螺房上的 陀螺信号传感器。实验性能指标验证实验一、 实验目的了解导航系统的工作原理。 加深对导航系统课堂内容的理解。 二、思考与分析.举例说明在实际应用中有哪几种导航系统？ 答案

10、：惯性导航系统，多普勒系统，天文导航系统，卫星导航系统，地形辅助导航 系统及组合导航系统等。导航系统：应用在车载导航仪上。导航系统：应用在洲际导弹上。：应用在巡航导弹上。无线电导航：应用在机场飞机起降上。导航：手机上卫星导航系统（）和惯性导航系统的组合是一种非常完美的组合方式，但是，为什么世界各国在组合导航系统的构成上，选用多种类导航系统的组合？答案：由于系统的应用受卫星所有权国家的控制，因此，不同国家的用户，为了寻求使用 上的安全性，在组合导航系统的构成上，选用多种类导航系统的组合。、按附表格式整理实验数据。附表（可视卫星数为）时阖i可观卫曆向电离恳应迟对槪学、ni:搖收机rn）XtY：Z：（注：接收位置处信号的载波频率为3,它与发射信号的频率3的区别是有一个多普勒频移，这是由于导航卫星和接收机天线的相对运动造成的。多普勒频移，其中