本發(fā)明涉及一種慣性測(cè)量線角耦合抑制方法，主要是針對(duì)具有非對(duì)稱、大橫截面結(jié)構(gòu)特征的慣性測(cè)量組合的線角耦合抑制。

背景技術(shù)：

慣性測(cè)量組合是飛行器的慣性測(cè)量元件，其主要功能是實(shí)時(shí)敏感飛行器的角速度與加速度信息，并向控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵的姿態(tài)與過(guò)載信息。隨著飛行器對(duì)航程、速度、高度、機(jī)動(dòng)性要求的不斷增加，留給慣性測(cè)量組合的設(shè)計(jì)空間越來(lái)越小，導(dǎo)致慣性測(cè)量組合外形多為異形、非對(duì)稱結(jié)構(gòu)；另一方面，隨著飛行器性能的增加，飛行工況日益復(fù)雜，對(duì)慣性測(cè)量組合的力學(xué)適應(yīng)性要求更加嚴(yán)苛，慣性測(cè)量組合中的光纖陀螺、加速度計(jì)等敏感元件在非對(duì)稱結(jié)構(gòu)中多采用偏心安裝，在線振動(dòng)時(shí)如不采取有效措施將產(chǎn)生較大的角振動(dòng)交連輸出，即線角耦合。

為抑制慣性測(cè)量組合線角耦合，傳統(tǒng)的方法僅采用安裝阻尼減振器的解決措施，但由于結(jié)構(gòu)異型設(shè)計(jì)造成不同位置的減振器受力不均，且受限于減振器個(gè)體差異以及易受環(huán)境影響等特性，單純使用減振器的方案在實(shí)際中并不能很好的解決線角耦合問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種慣性測(cè)量組合在抑制線角耦合方面的有效設(shè)計(jì)方法，使慣性測(cè)量組合在異形、非對(duì)稱外形條件下可有效地抑制線角耦合。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種慣性測(cè)量線角耦合抑制方法，包括如下步驟：

步驟1）進(jìn)行質(zhì)心配平

分析慣性測(cè)量組合在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)約束下的質(zhì)心分布情況，采用高密度金屬進(jìn)行三維質(zhì)心配平，使慣測(cè)組合本體結(jié)構(gòu)質(zhì)心與減振器包圍結(jié)構(gòu)的幾何中心重合；

步驟2）分析配平后的慣性測(cè)量組合的頻率特性

對(duì)慣性測(cè)量組合進(jìn)行線性掃頻與定頻的測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析慣性測(cè)量組合線角耦合的頻率分布情況，以此分析結(jié)果并考慮飛行器控制系統(tǒng)指標(biāo)要求；

步驟3）針對(duì)對(duì)象頻率特性設(shè)計(jì)低通濾波器進(jìn)一步減小線角耦合。

進(jìn)一步，所述步驟1）中采用鎢鋼進(jìn)行三維質(zhì)心配平。

優(yōu)選的，若是所述步驟1）中質(zhì)心偏向陀螺儀安裝一側(cè)，則在另一側(cè)加裝配平塊；若是質(zhì)心偏向遠(yuǎn)離陀螺儀一側(cè)，則在陀螺儀安裝一側(cè)加裝配平塊。

進(jìn)一步，所述步驟3）中考慮相位與幅值變化情況，要求在高頻幅值衰減快速，中低頻相位損失小，采用二階低通濾波器。

優(yōu)選的，采用質(zhì)心配平與低通濾波復(fù)合抑制，同時(shí)低通濾波采用二階濾波器，濾波器的設(shè)計(jì)形式為：

(1)

式中：A、B、C、D、E、F——濾波器參數(shù)。

引入低通濾波后，不僅對(duì)高頻振動(dòng)引起的線角耦合有抑制效果，同時(shí)使陀螺對(duì)高頻的干擾以及噪聲產(chǎn)生抑制，可保證飛行器控制系統(tǒng)在高頻段的穩(wěn)定性。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：

1）適應(yīng)性強(qiáng)

相比單獨(dú)使用減振器的方案，本方案在溫度以及振動(dòng)等環(huán)境下的適應(yīng)性更強(qiáng)，不會(huì)因環(huán)境的變化改變抑制效果；同時(shí)可針對(duì)各種異形、非對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2）可操作性強(qiáng)

設(shè)計(jì)方法實(shí)用、簡(jiǎn)便，可有效節(jié)約成本與時(shí)間。

附圖說(shuō)明

以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的一種慣性測(cè)量線角耦合抑制方法中質(zhì)心配平的示意圖；

圖2是本發(fā)明中低通濾波器頻率特性的舉例示意圖；

圖3是本發(fā)明前、后慣性測(cè)量組合的角速度頻率響應(yīng)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明具體實(shí)施例的一種慣性測(cè)量線角耦合抑制方法，其步驟是：

1進(jìn)行質(zhì)心配平

首先，對(duì)慣性測(cè)量組合進(jìn)行質(zhì)心分析，采用鎢鋼等高密度金屬進(jìn)行三維質(zhì)心配平，根據(jù)分析后的結(jié)果在慣性測(cè)量組合中安裝配平塊，安裝示意圖如圖1所示。

2分析配平后的慣性測(cè)量組合的頻率特性

對(duì)慣性測(cè)量組合進(jìn)行線性掃頻與定頻的測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析慣性測(cè)量組合線角耦合的頻率分布情況。以此分析結(jié)果并考慮飛行器控制系統(tǒng)指標(biāo)要求，進(jìn)行低通濾波器設(shè)計(jì)，典型低通濾波器的頻率響應(yīng)如圖2所示。

3進(jìn)行低通濾波器設(shè)計(jì)

考慮相位與幅值變化情況，低通濾波器一般選擇二階濾波器，公式如下： (1)

式中：A、B、C、D、E、F——濾波器參數(shù)。

圖3是發(fā)明前（未加質(zhì)心配平與濾波）、發(fā)明后慣性測(cè)量組合的頻率響應(yīng)曲線對(duì)比。

由于飛行器線角耦合問(wèn)題主要產(chǎn)生于Y、Z軸線振動(dòng)耦合到X軸角輸出。故以此為例，采用本發(fā)明前、后線角耦合的情況可由下表所示。

由上表可見，采用本發(fā)明前、后的線角耦合區(qū)別明顯，最大縮小幅度為6g量級(jí)Z方向130Hz定頻測(cè)試時(shí)，X軸陀螺輸出由93.8(o/s)變?yōu)?.6(o/s)，減小了91.2(o/s)，縮小了36倍。其他各軸在采用本發(fā)明后也變化明顯，線角耦合基本均減小了一個(gè)量級(jí)。

本發(fā)明雖然已將實(shí)施例公開如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。