【摘 要】
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陀螺加速度计是战略导弹平台惯导系统最重要的部件之一,它的精度决定了导弹主动段末端关机点的速度,进而影响导弹的命中精度。随着陀螺加速度计精度不断提升,二次项系数误差成为命中精度的主要误差源,目前迫切需要提升陀螺加速度计二次项系数的标定精度。本论文将着重探讨如何使用JML-Ⅰ双轴精密离心机标定陀螺加速度计,探讨标定过程中离心机主轴动平衡误差、大臂形变误差对陀螺加速度计二次项系数标定精度的影响。基于JM
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陀螺加速度计是战略导弹平台惯导系统最重要的部件之一,它的精度决定了导弹主动段末端关机点的速度,进而影响导弹的命中精度。随着陀螺加速度计精度不断提升,二次项系数误差成为命中精度的主要误差源,目前迫切需要提升陀螺加速度计二次项系数的标定精度。本论文将着重探讨如何使用JML-Ⅰ双轴精密离心机标定陀螺加速度计,探讨标定过程中离心机主轴动平衡误差、大臂形变误差对陀螺加速度计二次项系数标定精度的影响。基于JML-Ⅰ双轴精密离心机,推导了主轴瞬时回转轴线与几何轴线之间的关系,进而给出了精密离心机主轴动平衡与附加半径、附加圆锥角之间的关系。提出了使用45°斜装夹具来同时标定陀螺加速度计的输入轴二次项、交叉轴二次项系数的方法,推导了待标定陀螺加速度计对惯性空间的比力与角速率输入的表达式。建立了包含离心机位姿误差、安装误差、陀螺加速度计自身误差的全误差标定模型,为提升陀螺加速度计的标定精度打下了基础。分析了建立的全误差标定模型,揭示了附加圆锥角和动态失准角在辨识过程中被引入虚假二次项系数产生二次项测试误差的机理,并给出了合理的最小二乘辨识模型,根据辨识模型提出二次项测试误差补偿方法。通过仿真定量分析动态失准角和附加圆锥角与二次项系数标定误差的关系,确定动态失准角转速平方项对二次项系数的影响约在7.64×10-6rad/s/g~2。动态失准角转速一次项对陀螺加速度计二次项系数有微小影响约在5.5×10-8rad/s/g~2。附加圆锥角对二次项系数的影响约在1.8×10-7rad/s/g~2,动态失准角测试误差对二次项系数的影响约在1×10-7rad/s/g~2。通过补偿方法,降低了动态失准角和附加圆锥角的影响,将二次项系数的标定精度提高到10-7rad/s/g~2量级。建立了动平衡测试用测微仪不确定度与倾角回转误差、附加圆锥角的测量不确定度的关系,并使用Monte Carlo仿真进行了验证。进一步,通过Monte Carlo仿真建立了倾角回转误差、附加圆锥角的测量不确定度与二次项系数标度不确定度的关系。对影响二次项系数标定精度的其他因素进行了研究,发现主轴的测试面的距离测量误差、工作半径误差对二次项系数的影响很低,在10-10rad/s/g~2量级。测微仪测量不确定度在0.1μm时,对输入二次项、交叉二次项系数标定精度的影响在2×10-8rad/s/g~2、5×10-9rad/s/g~2。双轴自准直仪测量误差对输入二次项、交叉二次项系数标定精度的影响在3.16×10-7rad/s/g~2、8.24×10-8rad/s/g~2。综上所述,在JML-Ⅰ双轴精密离心机上对陀螺加速度计进行标定时,由动平衡引起的附加圆锥角和大臂形变引起的动态失准角会引起陀螺加速度计二次项测试误差,通过离心机动平衡测试系统和大臂形变测试系统测量附加圆锥角和动态失准角,使用本文给出方法补偿后二次项系数的标定精度从10-5 rad/s/g~2量级提升到10-7 rad/s/g~2量级。
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