一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法

2023-08-12 18:15:36 2

一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法，首先利用慣性器件工作時內部存在的振動源，通過對其振動性能的分析和頻譜的檢測，獲得振動能量傳遞的全頻譜信息，結合內部各組成的結構模態，可以觀測慣性器件內部各組成的耦合關係，準確計算慣性器件組成性能。本發明表徵直觀，操作簡單，檢測精度高，有效實現慣性器件的精度壽命預估。本發明適用於任何含有振動激勵的系統精度評估。
【專利說明】一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法，尤其涉及一種通過振動頻譜分析，直觀評估系統內部組成和工作性能的微觀狀態的方法，可用於慣性器件的工作精度壽命和貯存壽命的評估。本發明適用於任何含有振動激勵的系統精度評估，屬於慣性器件【技術領域】。

【背景技術】
[0002]慣性器件屬於複雜的機電系統，其性能的優劣取決於其上的各組成的精度。對其性能的判定，現有型號採用的誤差模型，主要從與輸入線加速度、角位置或角速率等相關物理量相關的誤差項入手，建立的各結構組成工程使用誤差模型。優點是:簡單、易操作、實用性強。缺點是判據單一，沒有考慮各結構組成在系統內部形成的結構模態參數耦合相關性對結構組成性能的影響，尤其是當慣性器件內部存在振動源時，其產生的線振動加速度、振動角加速度均會對慣性器件上的陀螺儀、加速度計形成振動幹擾力矩，由於各結構頻譜的重疊，甚至出現各結構模態參數耦合放大，形成共振區域，引起內部局部共振，產生振動誤差。由於是微量級振動(約0.0Olg?0.0lg)，容易忽略，且無法完全隔離，而現有技術對慣性器件工作精度的標定，是在敏感地速和重力加速度的狀態下進行的，微振動對慣性器件輸出精度的影響，無法在精度標定中準確標定，還會出現不同測試環境下輸出一致性差的問題，經常是等到振動誤差累積到一定程度，才能從現有測試方法檢測出，微振動引起的精度損失早期不易發現，使慣性器件精度壽命預估和預判存在一定不確定性。
[0003]其實只要內部存在振動源，慣性器件各結構組成間耦合精度關係，都可以直觀地在其振動全頻譜的能量傳遞中有所體現，現在急需一種方法解決複雜機電系統長期存在的由於結構組成振動耦合帶來的精度損失不易評價和檢測的難題，從而實現慣性器件全環境工作精度的測試覆蓋性和量化判定，提高慣性器件的精度，實現慣性器件工作精度和精度壽命的預估。


【發明內容】

[0004]本發明的技術解決問題:克服現有技術的不足，提供一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法，本發明通過檢測信息豐富的振動頻譜信號，並進行相關振動性能和耦合關係的分析，直接形成對慣性器件這類複雜系統工作性能微觀狀態的直觀評估，解決了慣性器件工作精度的判定和分析。
[0005]本發明的技術解決方案:
[0006]一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法包括步驟如下:
[0007](I)對慣性器件內部振動源的振動激勵引起的物理特性進行振動性能分析；所述的物理特性指振動加速度i和振動角加速度i *具體分析方式如下:
[0008]線振動加速度?:
[0009][Μ }v + [C]i + [^]x = F = ni[e]fi>2 sin(ffli + φ)
[0010]其中:m為引起振動激勵的部件的不平衡質量；M為系統受迫振動質量；C為系統受迫線振動結構的阻尼係數；K為彈性剛度；x、1、i分別為振動位移、速度、加速度，F為振動激勵，e為不平衡偏距，ω為不平衡質量的旋轉頻率，I?為初始相位角；
[0011]線振動加速度i包含不同振動頻率fi的振動加速度合量,即表示為:

η
[0012]f = y Ar
'-JjLmd f

-°I.ι_
[0013]其中:i4Z;為振動頻率為fi時的線振動加速度幅值，?表示固有頻率的個數，取正


I
整數；
[0014]振動角加速度?:
[0015]
[*/]? + [<?]? + [iC]a = M ,?.4.= mrm1
[0016]其中:m為引起振動激勵的部件的不平衡質量；】為系統受迫振動質量的轉動慣量；S為系統受迫角振動結構的阻尼係數；K為彈性剛度；α、?、#分別為振動角度、角速度、角加速度，為不平衡扭矩激勵，ω為不平衡質量的旋轉頻率，r為扭矩的工作半徑；
[0017]扭矩引起的振動角速度?包含不同振動頻率fi的振動角速度?的合量，即表示

η
為.?=Σ?Α]
刀.?:?f
[0018]其中為振動頻率為&時的振動角速度幅值；
[0019](2)根據步驟(I)得到的線振動加速度?、振動角加速度和振動角速度& ,建立受此振動激勵影響的慣性器件的關鍵部件陀螺儀和加速度計的誤差模型；
[0020](3)對慣性器件的關鍵結構陀螺儀和加速度計，進行有限元仿真、靜態模態和工作模態試驗，得到結構模態[fj，並選取與線振動加速度相關的結構模態[fj，其中A分別為模態頻率；
[0021](4)利用振動測試儀對慣性器件進行不同方位和不同環境的振動能量全頻譜測試，得到步驟⑶選取的結構模態[fj的譜特性[H]，即不同頻率的線振動加速度
Γ~
\frA ;以及對慣性器件進行不同方位和不同環境的測試得到的慣性器件的[D]、[G]、
L i
[a]、[A];其中[D]表示陀螺儀的誤差、[G]表示陀螺儀組成的慣性系統的輸出、[a]表示加速度計的誤差、[A]表示加速度計組成的慣性系統的輸出；
[0022](5)將步驟⑷中獲取的[H]、[D]、[G]、[a]、[A]代入步驟⑵的模型中，得到振動譜特性[H]和誤差模型中各誤差項[D]、[G]、[a]、[A]、[D0]、[A,](、Mf , lkG}f , [Λ-J > [*◎],.、[?],,進而獲取./Γ?與[D]、[G]、
Ji ? 1.L / _
[A], [D0]JA,]/- PlIfi ^ [kG]fi ,卜#」、[t0]廠的關係；其中[叫和
II』?
為陀螺儀與線振動加速度A 稱合相關有關的的零位誤差，LD|/Jf為陀螺儀與線振動

_ ι J
加速度Af有關的誤差項，主要指與結構承受的加速度一次方有關的一次項、卜ο]#為 _ I JjI
加速度計的零偏、為振動耦合帶來的陀螺儀標度係數、為受振動激勵引起的
H
加速度計標度係數；
[0023](6)獲取不同時刻的步驟(5)所述的振動譜特性[H]簇，繪製振動激勵譜
Γ?「I
特性備』與誤差項[D]、[G]、[A]、[DJ、Wf.' Pi) f, ' [Ag I/.'、
L IJI
[^O? f、f的趨勢曲線；
j.*j ?
II
[0024](7)對不同時刻慣性器件結構組成的振動譜特性frAf.和誤差[D]、[G]、[A]、[d0]、[仏]/;.、Μ,.、Wf.' Dij f'、Wf'進行判讀，判斷不同時刻
?II L 」/?J:Ji
Jl 1 1
Πj「通卿層
、[D]、[G]、[A]、[D0]、Wf.、[A]/,、Mfj、[^J、[*oJ/:、L^J 是否同L i JJ i ■ i i
時滿足設定的有效值，若滿足，則慣性器件結構組裝精度和工作精度滿足要求；若不滿足，確定形成振動耦合和相互耦合影響的結構，進而修復到達指定的工作精度。
[0025]所述慣性器件包括捷聯慣性測量系統、平臺慣性測量系統、慣性儀表。
[0026]所述陀螺儀的誤差模型為
? , η r ?λ 「 ? ρ ι
[D]= Σ Dl + Σ 0..Κ]Γ +?
_ Hl- , / 一 η L f J 4' ' ?
I 一 U*I 一Ut1-/ Ji
[0027]—
ι — I Jj/, L J I=Iu -jJ.1
t^ II
=(⑷+[Φ])+(急⑷.!['+脅][、])
』II^ ι
[0028]其中:[D]為陀螺儀靜態誤差；[DJ為陀螺儀與線振動加速度無關的零位誤差；
[j0Olf為陀螺儀與線振動加速度和振動角加速度耦合相關的零位誤差為陀螺儀與
'i IJ
j**.*播pm.著輸入加速度％有關的誤差項；D// ,.為陀螺儀與線振動加速度Af有關的誤差項，主要
hI fL
指與結構承受的加速度一次方有關的一次項；
[0029]由上述陀螺儀組成的慣性器件角速度的輸出[G]為:
[0030]^] = ^]([^ + [￡][?]) = (|^1 + [^] )([D]+[￡][#

i~ _J L..?J I
Ji
[0031]其中:[D]為陀螺儀靜態誤差；[E]為安裝誤差；[ω]為輸入角速度；[k]為陀螺儀標度係數，[kG]為不考慮振動的標度係數；[\?]/.為振動耦合帶來的標度係數；



jI
[0032]加速度計誤差模型:
ηη
[0033]W = Σ IkO} r + lk2 ] M + Σ A f
?-ο /.1:o 』I
[0034]其中[a]為加速度計的誤差；f為加速度計的零偏；[k2]為與輸入加速度Btl 二

H
次項有關的誤差；
[0035]由上述加速度計組成的慣性測量系統加速度的輸出[A]模型:
[0036][A] = \kA ] ([α] + [Λ, ][α0 ]) = ([*β ] + [ka]f )([λ]+[Ir, ] ([α0] +[k^Jj Af )
jIJI ■
[0037]其中:[Α]為加速度計的輸出；[kj為安裝誤差；[ka]為不考慮振動激勵的標度係數，PJ/y受振動激勵引起的標度係數(包括非線性誤差)；[aj為輸入加速度；[aj』為慣性加速度。
[0038]所述步驟(4)中的振動測試儀採用接觸式和非接觸式振動測試儀；所述非接觸式振動測試儀採用電渦流測振儀和雷射測振儀；所述接觸式振動儀採用固連式的振動傳感器。
[0039]所述的結構模態參數庫包括各階結構模態(比如一階結構模態、二階結構模態等多階結構模態)、各結構組成慣性器件系統後的各階模態。
[0040]所述振動特徵模態為結構組成的特徵頻率；所述的振動特徵頻率包含陀螺儀電機的工作頻率、電機軸支撐結構的運轉頻率、陀螺飛輪的工作頻率、飛輪支撐的工作頻率、陀螺軸系的工作頻率、加速度計質量塊支撐的工作頻率、抖動機構的抖動頻率、執行機構的擺動頻率。
[0041]所述步驟(4)的不同方位包括慣性器件坐標系與地理坐標系重合狀態、不重合狀態；其中對於測量.f],?的具體實現方法步驟為:
? i
[0042](a)通過測試慣性器件各結構組成的振動傳遞路徑，確定傳遞路徑上對振動敏感的應力失效敏感區，若存在多點應力失效敏感區，則選取坐標系XYZ軸都敏感的區域為應力失效敏感區，或選取多點同時作為應力失效敏感區；
[0043](b)將振動測試儀的傳感器放置於步驟(a)中確定的應力失效敏感區進而進行 *4/:的測量。
[0044]本發明相對於現有技術的有益效果:
[0045](I)本發明通過對內部振動源的振動性能的分析，利用振動測試儀獲得的被測物工作狀態下振動頻譜信息，對產生的線振動加速度和振動角加速度的影響進行檢測，獲取由此在振動頻譜中傳遞的慣性器件各結構組成的振動耦合誤差的變化曲線，實現慣性器件工作精度的預估和精度壽命的評價，在各型號實用工程模型中考慮振動耦合對各結構組成誤差的影響。
[0046](2)本發明通過增加可量化的系統級振動全頻譜測試，使系統級精度測量量化誤差減小至0.01° /h(原為0.05° /h?0.1° /h)，操作簡單，微量級振動引起的精度損失直觀可視，易評價，能夠快速準確的實現慣性器件性能微觀量化指標的檢測和評判，使得慣性器件對各結構組成安裝鉸鏈引起的結構耦合影響能夠實現精度測試。
[0047](3)本發明操作簡便，測量精度高，易評估。解決了慣性器件現有技術中匹配性能難以早期評估的瓶頸。本發明也適用於任何含有振動激勵的系統精度評估，解決了慣性器件現有技術中匹配性能難以早期評估的瓶頸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1為本發明方法流程圖。

【具體實施方式】
[0049]下面結合附圖對本發明的工作原理和工作過程做進一步解釋。
[0050]本發明實現的原理是:分析慣性器件內部振動源的振動性能，建立與之相關的實用工程模型(含振動影響)，針對振動頻譜，建立慣性器件結構模態庫，並獲取影響誤差模型的振動特徵模態庫，利用振動測試儀檢測慣性器件振動全頻譜，建立振動特徵模態譜特性，與誤差模型的相關函數及曲線，完成慣性器件性能評價和精度壽命預估。
[0051]如圖1所示，一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法包括步驟如下:
[0052](I)對慣性器件(所述慣性器件包括捷聯慣性測量系統、平臺慣性測量系統、慣性儀表)內部振動源的振動激勵引起的物理特性進行振動性能分析；所述的物理特性指振動加速度?和振動角加速度?，具體分析方式如下:
[0053]線振動加速度i ;
[0054]
[M Jr + |c]i + [K 'x = F =+ φ)
[0055]其中:m為引起振動激勵的部件的不平衡質量；M為系統受迫振動質量；C為系統受迫線振動結構的阻尼係數；K為彈性剛度；X、1、M分別為振動位移、速度、加速度，F為振動激勵，e為不平衡偏距，ω為不平衡質量的旋轉頻率，f*為初始相位角；
[0056]線振動加速度i包含不同振動頻率&的振動加速度合量,即表示為:

η
[0057]X =工 A r
ItsOI

A
[0058]其中:Af為振動頻率為&時的線振動加速度幅值，i表示固有頻率的個數，取正


I
整數；
[0059]振動角加速度α ;
[0060]
[?/]? + [?]? + [[]β = Mmm = mrm2
[0061]其中:m為引起振動激勵的部件的不平衡質量；】為系統受迫振動質量的轉動慣量；S為系統受迫角振動結構的阻尼係數；K為彈性剛度；α、?、?分別為振動角度、角速度、角加速度，為不平衡扭矩激勵，ω為不平衡質量的旋轉頻率，r為扭矩的工作半徑；
[0062]扭矩引起的振動角速度i包含不同振動頻率&的振動角速度6的合量，即表示

_丨!;|
為.?=Σ[α].卜《 廣

' I
[0063]其中為振動頻率為&時的振動角速度幅值；
[0064](2)根據步驟(I)得到的線振動加速度1、振動角加速度5和振動角速度《建立受此振動激勵影響的慣性器件的關鍵部件陀螺儀和加速度計的誤差模型；
[0065]陀螺儀的誤差模型為
Up ^ H Γ ~
M= Σ ?>0 + Σ O KL +?
_ Al 、J j- / — nL J 4.J[
I V? I VI*
*/./
[0066]=[^0]+ Σ [^o]r +ΣΙΑ] +k,lw+ I Ul Af-
ι = 1 Jf iHl /.L 」 / = Il jJ.?
f,j IV I '-?r
r* ~i_ffup -j
=(% +Id.[α0])+(Σ Γ A,] +ΣΙΑ] + Σ D a )
」L 『/」f = ?L 」,.M ft i = IL ^ J / L 1.Ji 1 J i
[0067]其中:[d]為陀螺儀靜態誤差；[DJ為陀螺儀與線振動加速度無關的零位誤差；
[Do]f為陀螺儀與線振動加速度和振動角加速度耦合相關的零位誤差;--\1為陀螺儀與
Ji
輸入加速度％有關的誤差項41?為陀螺儀與線振動加速度A馬有關的誤差項，主要指與結構承受的加速度一次方有關的一次項。
[0068]由上述陀螺儀組成的慣性器件角速度的輸出[G]為:
[0069][] + [￡][# = (!^] + [^]..)([0]+[￡][#
--?
[0070]其中:[D]為上述陀螺儀靜態誤差；[E]為安裝誤差；[ω]為輸入角速度；[k]為陀螺儀標度係數，[kG]為不考慮振動的標度係數；LjfeG 為振動耦合帶來的標度係數；




Ji
[0071]加速度計誤差:
[0072]W = iW,+WW + |:卜
J./ - 0..j


H I
[0073]其中[a]為加速度計的誤差為加速度計的零偏；[k2]為與輸入加速度％




I
二次項有關的誤差；
[0074]由上述加速度計組成的慣性測量系統加速度的輸出[A]:
[0075][4來]([?] +[秦 j) = ([A'?] + [A'?]廠)帥)

?卜。L ■ 1...
[0076]其中:[A]為加速度計的輸出；[kj為安裝誤差；[ka]為不考慮振動激勵的標度係數，[IIzi受振動激勵引起的標度係數(包括非線性誤差)；[%]為輸入加速度；[aj』為慣性加速度。
[0077]在上述各個模型中物理量都為未知量，後續通過振動儀進行測量得到多組數學關係，進而求解出各物理量的值。
[0078](3)對慣性器件的關鍵結構陀螺儀和加速度計，進行有限元仿真、靜態模態和工作模態試驗，得到結構模態[fj，並選取與線振動加速度相關的結構模態[fj，其中A分別為模態頻率；
[0079]結構模態參數庫包括各階結構模態(比如一階結構模態、二階結構模態等多階結構模態)、各結構組成慣性器件系統後的各階模態。振動結構模態為結構組成的特徵頻率；所述的振動特徵頻率包含陀螺儀電機的工作頻率、電機軸支撐結構的運轉頻率、陀螺飛輪的工作頻率、飛輪支撐的工作頻率、陀螺軸系的工作頻率、加速度計質量塊支撐的工作頻率。
[0080](4)利用振動測試儀對慣性器件進行不同方位和不同環境的振動能量全頻譜測試，得到步驟⑶選取的結構模態[fj的譜特性[H]，即不同頻率的線振動加速度
；以及對慣性器件進行不同方位和不同環境的測試得到的慣性器件的[D]、[G]、
I
[a]、[A];其中[D]表示陀螺儀的誤差、[G]表示陀螺儀組成的慣性系統的輸出、[a]表示加速度計的誤差、[A]表示加速度計組成的慣性系統的輸出；
[0081]不同方位包括慣性器件坐標系與地理坐標系重合狀態、不重合狀態；其中對於測量的具體實現方法步驟為:
[0082](a)通過測試慣性器件各結構組成的振動傳遞路徑，確定傳遞路徑上對振動敏感的應力失效敏感區，若存在多點應力失效敏感區，則選取坐標系XYZ軸都敏感的區域為應力失效敏感區，或選取多點同時作為應力失效敏感區；
[0083](b)將振動測試儀的傳感器放置於步驟(a)中確定的應力失效敏感區進而進行Γ I
JrA丨的測量。
[0084]振動測試儀採用接觸式和非接觸式振動測試儀；所述非接觸式振動測試儀採用電渦流測振儀和雷射測振儀；所述接觸式振動儀採用固連式的振動傳感器。
[0085](5)將步驟⑷中獲取的[H]、[D]、[G]、[a]、[A]代入步驟⑵的模型中，得到振動譜特性[H]和誤差模型中各誤差項[D]、[G]、[a]、[A]、[D0]、
[A]/:、[A]/'.、fc],.、D 、[*q]、[夂],'，進而獲取 f.,Af 與[D]、[G]、
1' ? L jJl-』iJi[ 1
[A]、[DJ、[4?、Mfi ^ Mfi ^ J^_ ' h],,、[*J^ 的關係；其中[1?]冬和為陀螺儀與線振動加速度.?.耦合相關有關的零位誤差，f.為陀螺儀與線振動加速
/ ,L ^ -J J
—,J/度A 有關的誤差項，主要指與結構承受的加速度一次方有關的一次項、為加速
—./」 J i
度計的零偏、[K]f為振動耦合帶來的陀螺儀標度係數、[ka] f為受振動激勵引起的加速
jI' I
度計標度係數；
[0086](6)獲取不同時刻的步驟(5)所述的振動譜特性[H]簇，繪製振動激勵譜特性?J 與誤差項[D]、[G]、[A]、[DJ、Wf.' Mf, ^
[Μ/、[氣的趨勢曲線；
J 4Ji
II
[0087](7)對不同時刻慣性器件結構組成的振動譜特性JpAf和誤差[D]、[G]、[A]、



?1.?I ?
[D0], ^ [0ι]/.、W/.、Dij 、[*0]/:、[?]/..進行判讀，判斷不同時刻
ιιιJ ι』I^ f
\jrAf.、[D]、[G]、[A]、[D0]、tA,],/.、Wff、[ka]/,、、[*0]/:、是否同時滿足設定的有效值，若滿足，則慣性器件結構組裝精度和工作精度滿足要求；若不滿足，確定形成振動耦合和相互耦合影響的結構，進而修復到達指定的工作精度。
[0088]本發明未公開的部分屬於公知常識。
【權利要求】
1.一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法，其特徵在於步驟如下: (1)對慣性器件內部振動源的振動激勵引起的物理特性進行振動性能分析；所述的物理特性指振動加速度?和振動角加速度5，具體分析方式如下: 線振動加速度?:[J#]j + [C]i + [JfJr = F = ?[β]?2 siii(<ar + φ) 其中:m為引起振動激勵的部件的不平衡質量;M為系統受迫振動質量；C為系統受迫線振動結構的阻尼係數；K為彈性剛度；x、1、i分別為振動位移、速度、加速度，F為振動激勵，e為不平衡偏距，ω為不平衡質量的旋轉頻率，f?為初始相位角； 線振動加速度i包含不同振動頻率A的振動加速度合量，即表示為:
f = 5] Af
*'=0 L Ij 其中:Af,為振動頻率為fi時的線振動加速度幅值，i表示固有頻率的個數，取正整

I數； 振動角加速度?:[j]a + [δ]? + = Mlm =mro}2 其中:m為引起振動激勵的部件的不平衡質量；j為系統受迫振動質量的轉動慣量；δ為系統受迫角振動結構的阻尼係數；κ為彈性剛度；α、?、?分別為振動角度、角速度、角加速度，為不平衡扭矩激勵，ω為不平衡質量的旋轉頻率，r為扭矩的工作半徑； 扭矩引起的振動角速度?包含不同振動頻率&的振動角速度Λ的合量，即表示為:?=Σ[Α] I』=Of
jI 其中為振動頻率為&時的振動角速度幅值； (2)根據步驟(I)得到的線振動加速度1、振動角加速度?和振動角速度?,建立受此振動激勵影響的慣性器件的關鍵部件陀螺儀和加速度計的誤差模型； (3)對慣性器件的關鍵結構陀螺儀和加速度計，進行有限元仿真、靜態模態和工作模態試驗，得到結構模態[fj，並選取與線振動加速度相關的結構模態[fj，其中A分別為模態頻率； (4)利用振動測試儀對慣性器件進行不同方位和不同環境的振動能量全頻譜測試，得至IJ步驟⑶選取的結構模態[fj的譜特性[H]，即不同頻率的線振動加速度JrA 以及


—.1榻對慣性器件進行不同方位和不同環境的測試得到多組慣性器件的[D]、[G]、[a]、[A];其中[D]表示陀螺儀的誤差、[G]表示陀螺儀組成的慣性系統的輸出、[a]表示加速度計的誤差、[A]表示加速度計組成的慣性系統的輸出；(5)將步驟⑷中獲取的[H]、[D]、[G]、[a]、[A]代入步驟⑵的模型中，得到振動譜特性[H]和誤差模型中各誤差項[D]、[G]、[a]、[A]、[D0]、[AL.、Mf ^ Mf ' [?]、,進而獲取 JrAf 與[D]、[G]、
Jfiii[A]、[D0]Wfi ^ W/p[%],_、[?勺關係;其中[D0^,和
?IIι為陀螺儀與線振動加速度A 耦合相關有關的零位誤差，I 3/ L為陀螺儀與線振動加
—IJ" h速度A 有關的誤差項,主要指與結構承受的加速度一次方有關的一次項、[^0I f為加iJj速度計的零偏、[^c?] f為振動鍋合帶來的陀螺僅標度係數、f為受振動激勵引起的加 Ji Ji速度計標度係數；(6)獲取不同時刻的步驟(5)所述的振動譜特性[H]簇，繪製振動激勵譜特性frA一 ? _與誤差項[0]、[6]、[幻、[0。]、啤]/,.、_]/:、[『]/? Da f%\ko)f ^ !λ丄的趨
νI^ ι^ ι L 、f J 貧 LL_ 「」產

JI J i』/勢曲線；(7)對不同時刻慣性器件結構組成的振動譜特性和誤差[D]、[G]、[A]、[Dj、[D"k、' Μ/.' [Dij\f' Wi,、hi]/:進行判讀，判斷不同時刻 *--t,j ι,「「^「—γJr^f、[D]、[G]、[A]、[D0]、Wf、[A]/.、Mf、[Λ-J、IkQjf、[ka]是否同L 々」i Ji時滿足設定的有效值，若滿足，則慣性器件結構組裝精度和工作精度滿足要求；若不滿足，確定形成振動耦合和相互耦合影響的結構，進而修復到達指定的工作精度。
2.根據權利要求1所述的一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法，其特徵在於:所述慣性器件包括捷聯慣性測量系統、平臺慣性測量系統、慣性儀表。
3.根據權利要求1所述的一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法，其特徵在於:所述陀螺儀的誤差模型為 U>h ? [ijJ + I \Dh] hlf+?
/ = Ol yjf I = Ol 31f Ji
J ,.J ,■
II = IXl+ Σ IXl +Yj11) +[λ,Ik]+ ? Γλ.] U/
I II I /■1 J*f L W J|f ? I f L I,J | = iL4 L I/J , = 1L VlfiI Ji_ =(Dol+hi]W)+i ^ \D0] +ΣΜ + Σ k,l Λ ) L UJ L 91 / = Il WJrf, i = ll yjT.Ji
Ji 1 J i其中:[D]為陀螺儀靜態誤差；[DJ為陀螺儀與線振動加速度無關的零位誤差；陀螺儀與線振動加速度和振動角加速度耦合相關的零位誤差；為陀螺儀與輸入加速度％有關的誤差項；.為陀螺儀與線振動加速度Λ 有關的誤差項，主要
hL ι.指與結構承受的加速度一次方有關的一次項； 由上述陀螺儀組成的慣性器件角速度的輸出[G]為:

h 其中:[D]為上述陀螺儀靜態誤差；[E]為安裝誤差；[ω]為輸入角速度；[k]為陀螺儀標度係數，[kG]為不考慮振動的標度係數；為振動耦合帶來的標度係數;

? 加速度計誤差模型: W=EWr +wM+?[今 -0 JimjL 其中[a]為加速度計的誤差；^ f為加速度計的零偏；[k2]為與輸入加速度％ 二次


■I項有關的誤差； 由上述加速度計組成的慣性測量系統加速度的輸出[A]模型: [奪[a^O+WW)+[Α'?1Σ Af >
J i卜.,L 1...其中:[A]為加速度計的輸出；[kj為安裝誤差；[ka]為不考慮振動激勵的標度係數，[^(受振動激勵引起的標度係數；[%]為輸入加速度；[aj』為慣性加速度。
4.根據權利要求1所述的一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法，其特徵在於:所述步驟(4)中的振動測試儀採用接觸式和非接觸式振動測試儀；所述非接觸式振動測試儀採用電渦流測振儀和雷射測振儀；所述接觸式振動儀採用固連式的振動傳感器。
5.根據權利要求1所述的一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法，其特徵在於:所述的結構模態參數庫包括各階結構模態(比如一階結構模態、二階結構模態等多階結構模態)、各結構組成慣性器件系統後的各階模態。
6.根據權利要求1所述的一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法，其特徵在於:所述振動特徵模態為結構組成的特徵頻率；所述的振動特徵頻率包含陀螺儀電機的工作頻率、電機軸支撐結構的運轉頻率、陀螺飛輪的工作頻率、飛輪支撐的工作頻率、陀螺軸系的工作頻率、加速度計質量塊支撐的工作頻率、抖動機構的抖動頻率、執行機構的擺動頻率。
7.根據權利要求1所述的一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法，其特徵在於:所述步驟(4)的不同方位包括慣性器件坐標系與地理坐標系重合狀態、不重合狀態；其中對於測量frA 的具體實現方法步驟為:
^I應 (a)通過測試慣性器件各結構組成的振動傳遞路徑，確定傳遞路徑上對振動敏感的應力失效敏感區，若存在多點應力失效敏感區，則選取坐標系XYZ軸都敏感的區域為應力失效敏感區，或選取多點同時作為應力失效敏感區； (b)將振動測試儀的傳感器放置於步驟(a)中確定的應力失效敏感區進而進行
的測J量:。
【文檔編號】G01C25/00GK104132669SQ201410399768
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】楊明, 郭剛, 牛冰, 朱佩霞, 孟紅, 瀋陽, 陳東海, 胡少波, 劉朝霞, 孫麗豔 申請人:北京航天控制儀器研究所