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为了拦截机动性更强、飞行速度更快的目标,新一代防空反导导弹设计在敏捷性、机动性方面有了很大提高,这不仅推动了导弹防御技术的发展,作为防空反导导弹上稳定控制和惯性导航信息测量设备—捷联惯性测量装置技术也相应得到了发展。 为了减小导弹弹射发射、助推器分离、大过载转弯及高速飞行气动等引起的振动与冲击对捷联惯性测量装置测量品质的影响,捷联惯性测量装置安装在导弹上时往往进行了隔振设计—增加了减振器,并且捷联惯性测量装置的测量带宽也较过去有了较大提高,达到了100Hz及以上水平。 过去对惯性传感器—光纤陀螺仪和加速度计—的动态特性研究较多,而在捷联惯性测量装置本身性能提高之后,基于应用状态—减振器及捷联惯性测量装置—体化—的研究目前技术上还是空白。减振器及捷联惯性测量装置一体化应用状态研究,其研究结果直接反映了实战中弹上稳定控制与惯性导航的实际动态性能,更具有针对性,具有更大的应用价值,本文针对带有减振器的捷联惯性测量装置的整体动态特性开展研究。 捷联惯性测量装置中除了光纤陀螺仪和加速度计外,还有减振器、数字滤波器、误差补偿软件等环节,装置复杂度的增加给基于装置整体的物理建模和辨识带来了新的技术需求和挑战。本文首先研究了带有减振器捷联惯性测量装置角速度通道动态特性的建模与参数辨识问题,在分析角振动动态试验获得的频率特性数据后,提出了将遗传算法与频率子空间法相结合的模型辨识方法,该方法相比于传统频率辨识方法(如levy法、山下法、频率子空间法)获得了更稳定、更精确的结果,然后研究了带有减振器的捷联惯性测量装置加速度通道动态特性问题,提出了基于高精度角振动台的测试方法,克服了和线振动台相关的现有方法精度不高的局限性。之后进一步研究了动态误差补偿问题,特别对捷联惯性测量装置角速度通道动态误差补偿的问题进行了研究,构建了动态误差模型,并利用高精度角振动数据完成了参数辨识,补偿结果表明,通过利用本文模型及方法进行标定和补偿极大地降低了通道的动态误差。最后对捷联惯性测量装置加速度通道动态误差补偿的问题进行了研究,在理论分析的基础上对应用状态下捷联惯性测量装置加速度通道的动态误差模型进行了修正,对动态误差项激励方法及动态误差提取方法进行了详细分析,构建了精确提取加速度通道动态误差的试验方案。根据试验方案,以及考虑到试验标定中出现的高精度三轴转台内中外框不同时启动的情况,设计了模型系数辨识方法,利用高精度三轴转台完成了应用状态下捷联惯性测量装置加速度通道的动态误差系数的标定,通过对比本文所构建模型与原有模型在动态误差补偿上的效果,验证了本文所构建模型的正确性以及辨识方法的有效性。 本文所构建方法解决了减振器及捷联惯性测量装置一体化应用状态下动态特性难测试、辨识精度不高等一系列问题,为未来应用和改进捷联惯性测量装置动态特性奠定了技术基础。