【摘 要】
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陀螺是惯性姿态导航系统中非常重要的一部分,陀螺的性能好坏直接影响整个系统的性能,因此近年来对陀螺的研究已经成为航天等重要领域的热点和重点。本文针对陀螺高精度、微型化和低成本研制需求,通过系统模型构建、理论分析、仿真分析与验证以及原理样机验证对新机理陀螺进行了研究,完成了初步的原理验证。本文在基于Sagnac效应设计的激光陀螺和光纤陀螺的基础上,提出了一种与它们不同Sagnac效应的应用方案,不同之
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陀螺是惯性姿态导航系统中非常重要的一部分,陀螺的性能好坏直接影响整个系统的性能,因此近年来对陀螺的研究已经成为航天等重要领域的热点和重点。本文针对陀螺高精度、微型化和低成本研制需求,通过系统模型构建、理论分析、仿真分析与验证以及原理样机验证对新机理陀螺进行了研究,完成了初步的原理验证。本文在基于Sagnac效应设计的激光陀螺和光纤陀螺的基础上,提出了一种与它们不同Sagnac效应的应用方案,不同之处在于用电磁脉冲信号替代光信号,微带线环路替代光纤环路,同时用电子学技术构建信号检测电路替代光源调制设计,有利于系统高精度和微型化的实现。接下来本文建立了互补频率电磁陀螺理论模型,该模型采用压控振荡器(VCO)产生互补频率信号,通过Sagnac效应敏感角速率与频率之间的关系,然后利用锁相环电路实现对角速率的检测。对该模型进行理论分析,得到了系统敏感的角速率与相对频差(35)f/f0成正比的关系。接着分析锁相环电路的工作原理,在其理论分析的基础上完成了系统子模块的结构设计,并进一步完成了系统的行为级和模块级模型的建模与仿真以及系统的噪声性能分析。在此基础上,继续仿真分析电磁陀螺的设计方案,建立电磁陀螺双环双VCO结构模型,并通过仿真分析对其进行了验证,证明了研究方法的可行性。最后对构建的电磁陀螺双环双VCO结构的原理样机进行调试与验证,实验结果表明该原理样机能够正常工作,验证了原理的正确性与可行性。之后又经过研究在此结构上提出提升系统检测能力的结构初步的改进方法。本文重点从理论分析,仿真验证以及原理样机调试三个方面对新提出的电磁陀螺的设计方法进行了分析研究,并且取得了一定成果和进展,验证了所提出的方法的有效性与可行性。
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