[发明专利]一种双光纤陀螺同轴装调方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺装调方法，特别是一种双光纤陀螺同轴装调方法。

背景技术

飞行器姿态控制系统是保证飞行器的关键系统，不仅在正常状态下系统要有足够的稳定裕度，而且在系统出现一度故障的情况下也要保证飞行器能稳定飞行。因此，飞行器姿态控制系统往往采取冗余设计。

采用主光纤陀螺、备份光纤陀螺同轴冗余设计时，当主光纤陀螺出现故障，可以采用备份光纤陀螺的输出数据。由于装配、机械加工、光纤环绕制工艺、测量等因素影响，两个光纤陀螺的敏感轴不可能完全同轴。由主光纤陀螺数据切换到备份光纤陀螺数据时，由于两个光纤陀螺不同轴，使用备份光纤陀螺时给测量带来较大误差。单纯通过结构件精密加工的方法来保证同轴，会使结构件的加工难度和加工成本极大提高，即使这样，也不能解决光纤环的绕制工艺带来的误差，仍不能满足高精度姿态控制系统的需要。

发明内容

本发明目的在于提供一种双光纤陀螺同轴装调方法，解决使用备份光纤陀螺时给测量带来较大误差的问题。

一种双光纤陀螺同轴装调方法的具体步骤为：

第一步 构建光纤陀螺测量系统

光纤陀螺测量系统，包括：安装结构本体、主光纤陀螺、备份光纤陀螺。主光纤陀螺和备份光纤陀螺背靠背排列并分别与安装结构本体通过螺钉连接。

第二步 建立光纤陀螺测量系统坐标系

以主光纤陀螺光纤环结构中心轴与主光纤陀螺安装面的交点为坐标原点O，沿光纤陀螺测量系统横轴方向向右为X轴，按照右手定则，垂直于X轴方向为Y轴，垂直于XY平面向外为Z轴。

第三步 定义光纤陀螺敏感轴在空间的各夹角

定义光纤陀螺的敏感轴为OZ＇；

OZ＇在XZ平面的投影与Z轴的夹角为                                               ，绕Y轴逆时针旋转，即投影在X轴的正方向时，绕Y轴顺时针旋转，即投影在X轴的负方向时；

OZ＇在YZ平面的投影与Z轴的夹角为，绕X轴逆时针旋转，即投影在Y轴的正方向时,绕X轴顺时针旋转，即投影在Y轴的负方向时；

OZ＇与XY平面的夹角为A；

OZ＇在XY平面的投影与Y轴的夹角为B。

第四步 测量主光纤陀螺和备份光纤陀螺的初始位置

将安装结构本体放在00级大理石平台上，在安装结构本体上安装主光纤陀螺，在主光纤陀螺的上端面选择两个测量点，并做标记。将杠杆千分尺的测微螺杆放在测量点Ⅰ上，调节微分筒使表盘上指针为0，再将测微螺杆放在测量点Ⅱ上，记录测量点Ⅱ的读数，完成主光纤陀螺的初始位置测量。用同样的方式测量备份光纤陀螺的初始位置。

第五步 标定主光纤陀螺和备份光纤陀螺的敏感轴OZ＇的位置

将光纤陀螺测量系统安装在转台上，通过标定得到主光纤陀螺、备份光纤陀螺各自的角和。

第六步 推导调节平面与光纤陀螺安装面的关系式

假设主光纤陀螺、备份光纤陀螺安装面下各有一调节平面，该平面使光纤陀螺的敏感轴OZ＇与坐标系OZ轴重合，从而实现两个光纤陀螺的敏感轴同轴。

以主光纤陀螺为例，确定调节平面。在OZ＇轴上选一点K，以OK为对角线，建立长方体模型，在长方体中有如下关系式：

                                  （1）

——在XY平面的投影

——在Y轴上的投影

                            （2）

——在XZ平面的投影

——在X轴上的投影

                              （3）

——在Z轴上的投影

                  （4）

——在YZ平面的投影

由式（3）和（4）得：

                                                   （5）

               （6）

由式（5）和（6）得到角A、角B。调节平面垂直于平面COFK，调节平面与陀螺安装面的夹角为90°-|A|，|A|代表A的绝对值，这时确定的调节平面有两个。

光纤陀螺安装点Ⅰ、安装点Ⅱ、安装点Ⅲ和安装点Ⅳ到调节平面的距离分别记作、、和，根据转台标定出的角和，、、和有如下几种关系式，由关系式可确定唯一的调节平面。

如果，则主光纤陀螺，备份光纤陀螺；