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钟形振子式角速率陀螺振型特性仿真研究

系统仿真学报 2018年第10期30卷 3853-3860页

作者：刘宁苏中北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100101 北京理工大学自动化学院北京100184

针对钟形振子式角速率陀螺(Bell-shaped vibratory angular rate gyro)振子的振型特性进行仿真研究,提出一种金属壳谐振陀螺的振型特性分析方法,并给出求解过程与仿真分析结果。在Kirchhoff-Love假设的前提下,通过数值解析方法,求解出... 详细信息

针对钟形振子式角速率陀螺(Bell-shaped vibratory angular rate gyro)振子的振型特性进行仿真研究,提出一种金属壳谐振陀螺的振型特性分析方法,并给出求解过程与仿真分析结果。在Kirchhoff-Love假设的前提下,通过数值解析方法,求解出钟形振子的振型函数,找到钟形振子基本低阶振型的分布规律;通过与有限元仿真结果进行综合分析,对钟形振子振型特性进行总体评估,有效的分析了钟形振子的振型特性。通过理论推导与仿真分析相结合的方式,验证了理论推动振型函数的正确性,为钟形振子式角速率陀螺的研制奠定理论基础。

关键词：钟形振子式角速率陀螺钟形振子振型函数有限元方法

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钟形振子式角速率陀螺驱动控制技术研究

传感技术学报 2015年第1期28卷 28-33页

作者：李海涛苏中北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100101

钟形振子式角速率陀螺采用压电激励实现驱动模态振动。利用自抗扰控制算法对钟形振子式角速率陀螺的驱动模态进行了分析,通过构建扩张状态观测器,建立了钟形振子的自抗扰驱动控制模型,设计了钟形振子式角速率陀螺驱动模态的自抗扰控制器... 详细信息

钟形振子式角速率陀螺采用压电激励实现驱动模态振动。利用自抗扰控制算法对钟形振子式角速率陀螺的驱动模态进行了分析,通过构建扩张状态观测器,建立了钟形振子的自抗扰驱动控制模型,设计了钟形振子式角速率陀螺驱动模态的自抗扰控制器,使陀螺工作在调谐驱动。该设计能够补偿由加工制造误差以及环境变化等引起的陀螺参数变化,实现陀螺的固定频率谐振驱动,保持陀螺驱动轴输出信号幅值恒定。结合钟形振子式角速率陀螺实际参数,通过仿真和试验对该设计进行了验证,仿真和试验结果验证了该设计的有效性和可行性。

关键词：钟形振子式角速率陀螺驱动控制自抗扰控制扩张状态观测器

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钟形振子式角速率陀螺机电耦合特性分析

传感技术学报 2017年第7期30卷 977-984页

作者：刘宁苏中北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100101 北京理工大学自动化学院北京100101

钟形振子作为钟形振子式角速率陀螺的核心敏感元件,其机电耦合特性将直接影响钟形振子式角速率陀螺的整体性能。针对钟形振子式角速率陀螺在设计制作过程中未涉及的机电耦合特性展开分析,提出利用弹性力学中的能量原理和拉格朗日方法建... 详细信息

钟形振子作为钟形振子式角速率陀螺的核心敏感元件,其机电耦合特性将直接影响钟形振子式角速率陀螺的整体性能。针对钟形振子式角速率陀螺在设计制作过程中未涉及的机电耦合特性展开分析,提出利用弹性力学中的能量原理和拉格朗日方法建立钟形振子机电耦合模型的方法,解决了钟形振子驱动与检测间的多场建模问题,实现了钟形振子的机电耦合关系的线性表征。首先通过分析压电驱动与检测原理,通过坐标变换给出压电电极在钟形振子作用的压电势能表述;利用弹性力学中的能量原理和拉格朗日方法建立钟形振子的机电耦合模型,分析压电电极与钟形振子特性间的关系,确定钟形振子的压电电极参数。最后通过试验手段,验证分析结果的正确性和可用性。

关键词：钟形振子式角速率陀螺钟形振子角速率测量机电耦合特性

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钟形振子式角速率陀螺振子特性研究

钟形振子式角速率陀螺振子特性研究

作者：刘宁北京信息科技大学

学位级别：硕士

钟形振子式角速率陀螺（BVG，Bell-shaped VibratoryAngular Rate Gyro）是利用振子绕中心轴旋转时产生的哥氏效应而使振型相对壳体进动，来感测壳体旋转的一种新型哥氏振动陀螺，其具有抗高冲击、启动时间短、敏感部件可断电保持、适... 详细信息

钟形振子式角速率陀螺（BVG，Bell-shaped VibratoryAngular Rate Gyro）是利用振子绕中心轴旋转时产生的哥氏效应而使振型相对壳体进动，来感测壳体旋转的一种新型哥氏振动陀螺，其具有抗高冲击、启动时间短、敏感部件可断电保持、适合批量生产等特点，是一种具有广泛应用前景的哥氏振动陀螺。钟形振子是BVG的核心元件，其振动特性将直接影响陀螺的整体性能。本文主要对BVG的结构及工作原理进行了分析，研究了钟形振子数学模型的建立方法，通过有限元分析方法，搭建智能计算平台，得出合理的钟形振子结构参数，为BVG的研制奠定了理论基础。主要研究内容如下： 1.结合目前固态振动陀螺的相关理论，分析了BVG的结构特点和工作原理。 2.针对钟形振子的特性进行了研究，将钟形振子力学模型简化为封闭端固定、开口端自由且激振力沿壳体环向移动的圆柱面形力学模型，根据弹性力学理论，从自由振动入手，求得壳体的固有频率和振型;在此基础上，再将钟形振子的力学模型简化为旋转抛物面形力学模型，并重点研究旋转抛物面形的钟形振子。 3.研究钟形振子各结构参数分析方法，利用正交试验法对各结构参数进行合理分配，通过有限元分析软件，对各参数下的钟形振子进行模态分析、应力分析、冲击分析等;构建了智能计算平台，解决了大数据量的计算与统计分析问题。 4.对计算结果进行分析，研究各结构参数对钟形振子振动特性的影响关系，分析出合理的结构参数。

关键词：钟形振子式角速率陀螺哥氏振动陀螺钟形振子有限元分析振动模态