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扭转陀螺章动与进动现象的实验规律研究

实验技术与管理 2021年第2期38卷 40-43,48页

作者：李定波吴秀文董爱国中国地质大学(北京)数理学院北京100083

该文基于陀螺对章动和进动现象从理论与实验两个角度进行了详细的研究。主要研究了陀螺质心的角位移、自转周期、进动角速度与周期,以及章动角随时间变化的规律,并给出了扭转陀螺系统运动模型。研究结果表明,陀螺的运动分为3个阶段:触... 详细信息

该文基于陀螺对章动和进动现象从理论与实验两个角度进行了详细的研究。主要研究了陀螺质心的角位移、自转周期、进动角速度与周期,以及章动角随时间变化的规律,并给出了扭转陀螺系统运动模型。研究结果表明,陀螺的运动分为3个阶段:触发阶段、衰减阶段和反向阶段。陀螺在衰减阶段存在一定时间的稳态运动,此时陀螺的章动角几乎不变,进动轨迹为准圆周运动。进动半径越大时,陀螺进动角速度的实验值与理论值的偏差增大;陀螺的自旋周期随时间分段线性变化。该研究成果为陀螺在航空航天导航系统的应用提供了一定的参考。

关键词：陀螺进动章动运动模型

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滚锥齿章动活齿传动装置的有限元分析

滚锥齿章动活齿传动装置的有限元分析

作者：何文杰大连交通大学

学位级别：硕士

滚锥齿章动活齿传动是近年来在偏摆锥齿少齿差行星传动的基础上,以活齿滚动啮合副代换内锥齿轮啮合副而形成的一种多齿啮合的新型空间活齿传动,具有结构简单、体积小、零件少、传动比大、承载能力强和多齿啮合程度高等优点,具有广泛的... 详细信息

滚锥齿章动活齿传动是近年来在偏摆锥齿少齿差行星传动的基础上,以活齿滚动啮合副代换内锥齿轮啮合副而形成的一种多齿啮合的新型空间活齿传动,具有结构简单、体积小、零件少、传动比大、承载能力强和多齿啮合程度高等优点,具有广泛的发展空间和重要的应用价值。本文针对滚锥齿章动活齿传动,主要做了如下的研究内容:1、根据空间啮合原理推导出了滚锥齿章动活齿传动的中心盘齿面方程并建立了啮合方程;推导出了机构在传动过程中的固定中心盘侧压力角和转动中心盘侧压力角的计算公式;利用正交试验法分析了传动参数对压力角的影响,得到了影响机构压力角的主要因素及其变化规律。2、应用接触力学的有关理论建立了中心盘的受力分析模型,分析了传动装置中滚锥活齿与中心盘的受力状态,利用MATLAB软件对活齿啮合副进行非线性方程组求解,为下一步的中心盘齿面接触强度分析奠定了基础。3、根据M-B分形接触模型理论建立了用于求解中心盘齿面接触强度的分形接触模型;得到了滚锥活齿与中心盘接触时的载荷—面积关系式;利用MATLAB软件分析了影响分形接触模型的四个基本参数,绘制出了相应参数下的真实接触面积与载荷关系图和弹性接触面积占真实接触面积的比值图;通过对结果的分析,在理论上验证了所建立的分形接触模型的正确性。4、利用有限元ABAQUS软件完成滚锥活齿与中心盘齿面间接触强度的分析与计算,验证了所建立的力分析模型的正确性;得到了中心盘的齿面接触应力分布规律,并提出了相应的改善措施;利用有限元ABAQUS软件对中心盘进行了模态分析,得到了中心盘前十阶的固有频率和振型图,为后续的产品设计提供了理论依据。5、针对同一基本参数下的滚锥活齿与中心盘的啮合模型,分别利用ABAQUS有限元法、Hertz弹性接触理论及分形接触模型分析计算其接触应力值;通过对结果进行分析对比,得出了相应的结论。

关键词：章动滚锥活齿分形理论接触强度有限元分析

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基于章动原理实施推力器标定

飞行力学 2004年第3期22卷 50-52页

作者：王西京袁勇王明海西安卫星测控中心在轨卫星管理室陕西西安710043 第二炮兵工程学院603教研室陕西西安710025

为了保证在实施大的变轨过程中卫星的安全,必须进行推力器对偶性检验。卫星设计部门和地面工作人员根据卫星的特点,利用姿态数据及章动原理建立了一套标定推力器对称性的方法。此方法在地球同步三轴稳定卫星轨道维持过程中得到实际检验... 详细信息

为了保证在实施大的变轨过程中卫星的安全,必须进行推力器对偶性检验。卫星设计部门和地面工作人员根据卫星的特点,利用姿态数据及章动原理建立了一套标定推力器对称性的方法。此方法在地球同步三轴稳定卫星轨道维持过程中得到实际检验,效果良好。

关键词：章动干扰力矩姿态

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基于控制力矩陀螺的进动性和章动性实验

实验技术与管理 2015年第8期32卷 50-54页

作者：王佳伟杨亚非钱玉恒哈尔滨工业大学飞行器控制实验教学中心黑龙江哈尔滨150001

控制力矩陀螺是一种常用的航天器的执行机构。介绍了Model 750型控制力矩陀螺结构组成,对装置的数学模型进行了推导,以Model750型控制力矩陀螺为研究对象,分析了陀螺的进动性和章动性原理,设计了实验步骤并进行仿真验证,得到的仿真图形... 详细信息

控制力矩陀螺是一种常用的航天器的执行机构。介绍了Model 750型控制力矩陀螺结构组成,对装置的数学模型进行了推导,以Model750型控制力矩陀螺为研究对象,分析了陀螺的进动性和章动性原理,设计了实验步骤并进行仿真验证,得到的仿真图形较好地说明了陀螺特性的现象。

关键词：控制力矩陀螺姿态控制进动章动

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同时顾及章动和极移的地球自转方程

武汉测绘科技大学学报 2000年第5期25卷 393-395,408页

作者：郭俊义武汉测绘科技大学地学测量工程学院武汉市珞喻路129号430079

通过引进章动坐标系相对惯性参照系的转动角速度随时间的变化 ,导出了一个可同时解出章动和极移的地球自转方程 ,用这个方程可同时研究地球的强迫和自由转动。与现行研究地球自转的惯用方法相比 ,该方法综合性强 ,易于理解。

关键词：地球自转方程章动极移

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卡尔曼滤波在自旋卫星章动控制中的应用

飞行器测控学报 2014年第6期33卷 525-529页

作者：王恒李永刚吴金美中国卫星海上测控部江苏江阴214431

细长体结构卫星的自旋运动是不稳定的,章动有发散趋势,须进行实时的章动监视,且章动角的测量值包含有误差。通过引入一个离散控制过程的系统,介绍了卡尔曼滤波器的基本原理,建立了自旋卫星自旋运动简化的动力学模型,给出了运动方程和观... 详细信息

细长体结构卫星的自旋运动是不稳定的,章动有发散趋势,须进行实时的章动监视,且章动角的测量值包含有误差。通过引入一个离散控制过程的系统,介绍了卡尔曼滤波器的基本原理,建立了自旋卫星自旋运动简化的动力学模型,给出了运动方程和观测方程,详细地推导了适用于自旋卫星章动控制的卡尔曼滤波处理过程,利用该模型对某自旋卫星章动进行仿真计算,并对姿态章动联合控制和应急章动控制情况下的章动控制应用情况进行分析,得出结论:基于卡尔曼滤波的卫星章动角计算的方法正确、结果准确。

关键词：章动卡尔曼滤波动力学模型自旋卫星

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位标器章动频率测试的研究与实现

位标器章动频率测试的研究与实现

作者：杨樾上海交通大学

学位级别：硕士

红外跟踪与制导武器的位标器由红外光学系统、调制或扫描单元、探测器和陀螺跟踪机构组成。其功能是为红外制导武器的控制系统提供目标的角坐标信息,调整系统飞行方向,实现对目标的跟踪。高精度的导航与制导系统对位标器的要求十分严格... 详细信息

红外跟踪与制导武器的位标器由红外光学系统、调制或扫描单元、探测器和陀螺跟踪机构组成。其功能是为红外制导武器的控制系统提供目标的角坐标信息,调整系统飞行方向,实现对目标的跟踪。高精度的导航与制导系统对位标器的要求十分严格。因位标器陀螺在材料分布及加工、装配过程存在误差,造成其质心不在其旋转轴线上,在重力作用下,转子在旋进的运动过程产生一个合力。此合力将会使陀螺旋转轴在理论位置附近有周期性的轻微变化,产生章动,这样就将影响测量精度。为了能选用合适的阻尼环,将它加在位标器上抵消固有的章动频率,以此增加位标器的精度。进行了位标器章动频率测试系统的研究和实现。本文首先介绍了章动的定义,研究的方法、意义和内容,以及本课题研究的重要意义。然后阐述了位标器章动频率测试仪的研制方案。该测试系统基于先进的自动测试原理,以工业控制计算机为核心,设计的起转和稳速电路启动位标器并产生稳定的转速。并设计了相应的功率放大电路和程控信号发生电路,实现自动方式进行频率递增。用正弦波信号做为进动信号来进行逐一扫描。研究了对来自陀螺转子的电信号进行滤波处理的原理、方法和实施方案,着重分析了两种不同滤波方案的设计及实现结果。然后通过软件模块的编写,以及后续数据结果的计算处理,实现了章动频率的自动测试。并进行了系统分析。所研制的系统达到设计要求。

关键词：章动信号发生滤波工控机 VC

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基于三轴磁传感器的旋转弹章动测试研究

基于三轴磁传感器的旋转弹章动测试研究

作者：边玉亮中北大学

学位级别：硕士

在旋转弹飞行稳定性测量理论中,章动角的变化是否正常是判断其飞行稳定性的一个直接因素。弹丸的章动参数是旋转弹外弹道测量中的一个重要参量,当弹体在飞行过程中受到章动运动产生的章动力过大时,会使其引信机构出现不正常的状态,对弹... 详细信息

在旋转弹飞行稳定性测量理论中,章动角的变化是否正常是判断其飞行稳定性的一个直接因素。弹丸的章动参数是旋转弹外弹道测量中的一个重要参量,当弹体在飞行过程中受到章动运动产生的章动力过大时,会使其引信机构出现不正常的状态,对弹丸引信机构的可靠性具有重要影响。有关高速旋转弹外弹道章动参数的测试数据为旋转弹的设计优化提供了重要依据。目前最为先进的弹丸章动测试方法是基于目标的RCS进行估计和对雷达多普勒数据进行分析提取,进而获取弹丸的章动角。但是该方法对试验设备要求很高,且后续数据处理十分复杂。正是由于各种旋转弹章动测试方法受到自身或者是环境的制约,使得他们的适用范围具有局限性难以大范围的推广。基于上述原因,本文提出了一种新的旋转弹章动测试方法。该方法基于三轴地磁传感器和存储测试技术,根据旋转弹章动运动的特点建立了解算章动参数的数学模型。通过实弹测试获得的实验数据解算出了旋转弹在出炮口时的章动参数,验证了该测试方法的可行性。该方法与以往的章动测试方法比较,不仅方法简单成本低,还具有不受天气影响和测试误差不累积的特点,对旋转弹的设计优化具有重要的参考价值。在认真研究和学习相关的基础理论和存储测试理论的基础上,进行了以下方面的研究:(1)根据旋转弹外弹道学相关理论,研究了地磁场理论和坐标转换理论并进行了多种坐标系的定义。建立了弹丸章动运动的数学模型,提出了旋转弹章动参数的解算公式。(2)根据测试需求选用了合适的磁感应传感器,依据弹载测试理论设计了适应弹载环境下基于三轴磁传感器的章动测试系统,实现了弹丸外弹道磁场强度的实弹测量。(3)对测试系统进行了模拟实验和实弹测试,根据回收的测试数据解算出旋转弹的章动参数,进一步证明了该章动测试方法的正确性和可靠性。

关键词：弹载测试地磁传感器坐标转换章动

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位标器章动频率测试系统

位标器章动频率测试系统

作者：孙玉上海交通大学

学位级别：硕士

导弹的导引头承担着检测目标信号,提取制导信息和形成控制指令的任务,直接关系到导弹的战斗力,是导弹上的关键装置。而位标器作为导引头装置中的重要组成部分,通常由红外光学系统、陀螺跟踪机构等部分组成,用来测量天线的转动角速度等参... 详细信息

导弹的导引头承担着检测目标信号,提取制导信息和形成控制指令的任务,直接关系到导弹的战斗力,是导弹上的关键装置。而位标器作为导引头装置中的重要组成部分,通常由红外光学系统、陀螺跟踪机构等部分组成,用来测量天线的转动角速度等参数,提供目标角坐标信息,为导引头提供制导所必需的信息。高精度的导航与制导系统对位标器的要求十分严格。但是由于位标器在材料分布及加工、装配过程存在误差,造成其质心不在其旋转轴线上,在重力作用下,转子在旋进的运动过程产生一个合力。此合力将会使陀螺旋转轴在理论位置附近有周期性的轻微变化,即产生章动,这样就将影响测量精度。本测试系统就是要准确测量位标器的章动频率,这样就可以选用合适的阻尼环,将它加在位标器上抵消固有的章动频率,以此增加位标器的精度。本测试系统采用先进的自动测试原理,实现章动频率的自动测试。先用起转和稳速电路将位标器启动起来,产生稳定的转速;位标器开锁后,陀螺产生进动,固有的章动也随之产生,从中取出φ角信号。程控信号发生器采用专用芯片发生一个正弦波信号,由工控机控制,实现自动方式进行频率递增,并使开锁、关锁自动同步进行。将两路信号调制信号在一起,使之产生共振;用正弦波信号来进行扫描,

关键词：自动测试章动程控信号发生器频率扫描 VC