基于有限元分析方法的三浮陀螺用角度传感器优化设计

作     者：吴辽 王建青 党建军 杜鑫 黄铭 WU Liao;WANG Jangqing;DANG Jianjun;DU Xin;HUANG Ming

作者机构：西安航天精密机电研究所西安710100 

出 版 物：《中国惯性技术学报》 (Journal of Chinese Inertial Technology)

年 卷 期：2021年第29卷第1期

页      面：95-100页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61075030)。 

主　　题：三浮陀螺 角位移传感器 有限元分析 优化设计 

摘      要：针对高精度三浮陀螺仪角度传感器要求尺寸约束不变的情况下进一步提升性能的需求,提出一种基于有限元分析的优化设计方法,避免了传统的磁路计算法需要多轮验证、效率低等问题。首先从变压器磁链方程出发推导建立了多级式动圈角度传感器的数学模型,确定了影响传感器灵敏度和激磁电流的主要设计指标:激磁绕组、输出绕组、气隙长度和工作半径,以及这些指标的取值范围。然后建立有限元参数化模型进行仿真,结合生产工艺情况给出了最佳的设计方案。实测角度传感器实验数据表明,所提出的设计方案使传感器灵敏度提高了35.8%,激磁电流变化控制在10%以内,满足角度传感器性能提升要求。所提出的基于有限元分析的角度传感器优化设计方法,具有工程参考价值。