专利名称：半捷联惯性测量系统静态轴向角速率传递函数建模方法
技术领域：
本发明涉及惯性导航测量技术，具体是一种半捷联惯性测量系统静态轴向角速率 传递函数建模方法。
背景技术：
半捷联惯性测量系统是为了满足高旋高过载常规弹药在智能化改造过程中测试 需求应运而生的一种捷联惯性测量系统。该系统可以为惯性测量单元(IMU)提供高旋轴向 静止或较低转速的类单摆运动环境。当前，半捷联惯性测量系统的减旋装置核心是通过微 惯性测量组合模块所在半捷联内筒的质量偏置来实现的，其理论依据为在地球表面附近物 体始终受到垂直向下重力。由于重力的方向始终竖直向下，物体在不同角度受到的重力方 向不会改变。这样只要内筒的质量偏置由于重力作用产生的力矩大于其支撑滚动轴承的摩 擦力矩，内筒将不随载体一起旋转，而会在其平衡位置附近来回小幅度小角速率摆动，从而 为惯性测量单元提供一个旋转轴向相对稳定的测量环境。该方案具有实现机械结构简单， 成本低，体积小的优点。值得一提的是，由于半捷联惯性测量系统内外筒之间角速度传递关 系较为复杂，到目前为止尚没有有效的角速率传递函数建模方法。因此，如何在半捷联惯性 测量系统设计之初，通过一定的手段评估系统输入激励与输出相应之间的数学函数关系， 指导半捷联惯性测量系统参数设计具有极其重要的工程实用价值。
发明内容
本发明为了解决目前尚无一种半捷联惯性测量系统角速率传递函数的建模方法 的问题，提供了一种半捷联惯性测量系统静态轴向角速率传递函数建模方法。本发明是采用如下技术方案实现的半捷联惯性测量系统静态轴向角速率传递函 数建模方法，该方法是采用如下步骤实现的
(1)提出假设前提，假设前提如下
半捷联惯性测量系统的轴承滚动体与外套圈无相对运动，即与外部输入轴向角速 率一致；轴承内套圈角速率相对于滚动体速率为零；轴承无轴向载荷，径向载荷只由系 统内筒质量决定；在弹流接触高压区，赫兹接触应力与弹流接触应力一致；对于每一个
滚动轴承摩擦力的合力i 大小一致；摩擦力5·在时刻作用点与质心在同一纵向对称
轴上，作用方向与旋转轴垂直，并且运动过程中作用点与作用方向固定不变；等效力矩
M= Fr'cosφ-mgrsm炉，其中J为滚动体与套圈之间的摩擦力 力轴承内圈半径，r
为半捷联惯性测量系统内筒质心与转动轴的垂直距离，P为内筒实时摆动角位移，《为内
筒质量 力重力加速度；系统初始条件为 = 0， fa ==￠1,其中，卿为内筒初始摆
动角速率论力内筒初始摆动角位移；
(2)根据假设前提，对半捷联惯性测量系统静态轴向角速率传递函数进行理论建模，所建立的理论模型形式如下 当>0 时
权利要求
1. 一种半捷联惯性测量系统静态轴向角速率传递函数建模方法，其特征在于该方法 是采用如下步骤实现的(1)提出假设前提，假设前提如下半捷联惯性测量系统的轴承滚动体与外套圈无相对运动，即与外部输入轴向角速率 一致；轴承内套圈角速率相对于滚动体速率为零；轴承无轴向载荷，径向载荷只由系统内 筒质量决定；在弹流接触高压区，赫兹接触应力与弹流接触应力一致；对于每一个滚动轴 承摩擦力的合力“大小一致；摩擦力斤在^时刻作用点与质心在同一纵向对称轴上，作用方向与旋转轴垂直，并且运动过 程中作用点与作用方向固定不变；等效力矩 grsm炉，其中.豆力滚动体 与套圈之间的摩擦力，r'为轴承内圈半径，r为半捷联惯性测量系统内筒质心与转动轴的 垂直距离，$为内筒实时摆动角位移，《为内筒质量；S为重力加速度；系统初始条件为& = 0，气=碍，花=夠，其中，螂为内筒初始摆动角速率，讲为内筒初始摆动角位移；(2)根据假设前提，对半捷联惯性测量系统静态轴向角速率传递函数进行理论建 模，所建立的理论模型形式如下 ^mgr-rZZFr1 >0 时
全文摘要
本发明涉及惯性导航测量技术，具体是一种半捷联惯性测量系统静态轴向角速率传递函数建模方法。本发明解决了目前尚无一种半捷联惯性测量系统角速率传递函数的建模方法的问题。半捷联惯性测量系统静态轴向角速率传递函数建模方法，该方法是采用如下步骤实现的(1)提出假设前提；(2)进行理论建模；(3)进行试验建模；(4)获取不同系统输入情况下的系统输出数据；(5)拟合数据图；(6)观察数据图；(7)完成试验建模。本发明首先从理论分析入手建立理论模型；然后设计合理的试验方案，以试验手段建立试验模型，从而解决了目前尚无一种半捷联惯性测量系统角速率传递函数的建模方法的问题。
文档编号G06F17/50GK102096733SQ20111002559
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者刘俊, 唐军, 张晓明, 李 杰, 杨卫, 石云波, 秦丽, 郭涛, 马喜宏, 鲍爱达 申请人:中北大学