[发明专利]激光惯组结构系统陀螺抖动性能确定方法

说明书

激光惯组结构系统陀螺抖动性能确定方法，给出了激光惯组箱体‑减振器‑本体‑抖轮‑陀螺体系统的激光陀螺抖动多体动力学模型及关键参数识别方法，从而给出系统陀螺抖动性能计算方法，该方法能够根据激光惯组的结构、减振设计方案计算预计陀螺抖动性能，能够根据计算分析结果选取合适参数及结构布局解决激光惯组系统陀螺抖动效率差的问题。

技术领域

本发明涉及激光惯组结构系统陀螺抖动性能确定方法，属于激光陀螺及激光惯组领域。

背景技术

激光陀螺是采用激光技术和Sagnac效应相结合的高性能角度敏感元件，其工作原理和结构特点决定了它与传统的机电陀螺及其他类型的陀螺相比，具有性能稳定、工作寿命长、精度高、标度因数稳定性好、动态范围宽、启动迅速、温度特性和环境适应性好等一系列突出优点，激光惯组已广泛应用于运载火箭、导弹、卫星、飞机、船舶、车辆以及其他民用领域。

激光陀螺均存在一定的闭锁阈值，Ω_L是激光陀螺不采用任何偏频措施时可能敏感的最小转速，当输入转速|Ω|≤Ω_L时，则不能被敏感，这就是闭锁效应，Ω_L就是通常所说的锁区。为减小陀螺锁区发展了多种偏频技术，目前已实现的激光陀螺仪中，应用最为成熟和广泛的是机械抖动偏频陀螺仪，即使陀螺绕其敏感轴来回抖动以消除锁区的影响。当陀螺相对于其安装基座的抖动幅度较小时，偏频技术不能很好消除锁区的影响，陀螺精度将降低。

激光惯组的陀螺、加表安装在本体上，并通过多个减振器与箱体连接进行减振。对于某固定类型的陀螺(如90型陀螺)，即使单个陀螺抖动性能满足要求，其安装在激光惯组系统上后抖动性能容易受减振器性能、减振器数量和布局、本体质量属性、陀螺抖频的影响，实际应用中经常出现陀螺常温不起抖、低温不起抖(减振器性能变化)、抖动幅值小精度差等问题。通过样机进行测试发现问题后的改进成本太高。通过简单的提高陀螺抖动输入能量的方法来提高陀螺抖动幅值则要求更高的抖动输入功率，而可提供的抖动输入功率有限，很多时候不能解决问题；提高抖动输入功率因为陀螺抖动效率较差，无效的抖动能量会引起本体振动从而带来其他问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供激光惯组结构系统陀螺抖动性能确定方法，解决了激光惯组因结构方案、减振器布局及参数选取、陀螺抖频选取不合理带来的陀螺抖动效率差，从而影响系统精度甚至功能的问题。

本发明的技术方案是：激光惯组结构系统陀螺抖动性能确定方法，步骤如下：

(1)确定激光惯组结构系统陀螺抖动模型：

其中：

t为时间；

I_gro为陀螺转动惯量，即本体上陀螺玻璃体的转动惯量；

I为本体转动惯量，即整个本体组件去掉该方向的陀螺后，剩下部分绕抖轮轴的转动惯量；

陀螺、本体之间由抖轮连接，K_gro、C₂分别为抖轮扭转刚度系数和扭转阻尼系数；

本体、箱体之间由减振器连接，K、C₁分别为减振器等效扭转刚度系数和扭转阻尼系数；

θ为本体相对于箱体的转角；

为陀螺相对于箱体的转角；

D为陀螺抖动的驱动力，与抖动驱动电压成正比；

(2)确定减振器等效扭转刚度系数K：

其中k为单个减振器的刚度，R₁、R₂…R_n为该方向投影平面内抖轮中心分别距第1、2…n个减振器的距离；