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二自由度陀螺儀
閱讀�11036�(shí)間:2017-10-13 09:48:56

    二自由度陀螺儀是自�(zhuǎn)軸具有兩�(gè)�(jìn)�(dòng)自由度的陀螺儀,即陀螺儀的轉(zhuǎn)子主軸既可以繞水平軸俯仰,又可以繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。各式的陀螺羅�(jīng)都采用二自由度陀螺儀�(lái)指示方向,也可以用來(lái)組成單軸�(wěn)定器�

基本原理

    二自由度陀螺儀基本原理如圖所�,它由轉(zhuǎn)�、萬(wàn)向環(huán)架的�(nèi)�(huán)及外�(huán)所組成。轉(zhuǎn)子安裝在�(nèi)�(huán)的軸承上,并以常值角速度Ω繞自�(zhuǎn)軸Z相對(duì)于內(nèi)�(huán)高速旋�(zhuǎn);內(nèi)�(huán)通過(guò)一堆軸承和外環(huán)相�,內(nèi)�(huán)可以繞內(nèi)�(huán)軸Y相對(duì)于外�(huán)�(zhuǎn)�(dòng);外�(huán)又通過(guò)另一�(duì)軸承和陀螺儀的殼體相�,并且可以繞外環(huán)軸X相對(duì)于殼體轉(zhuǎn)�(dòng)。內(nèi)�(huán)周X、外�(huán)軸Y及轉(zhuǎn)子自�(zhuǎn)軸Z相互垂直,三軸相較于一�(diǎn)O,該交點(diǎn)為陀螺儀的固定不�(dòng)�(diǎn),陀螺儀的所有角�(yùn)�(dòng)都以某一瞬間角速度相對(duì)于固定不�(dòng)�(diǎn)O而轉(zhuǎn)�(dòng)�
    二自由度陀螺儀有三�(gè)自由度:一是繞自轉(zhuǎn)軸OZ相對(duì)于內(nèi)�(huán)的轉(zhuǎn)�(dòng);二是帶有轉(zhuǎn)子的�(nèi)�(huán)繞內(nèi)�(huán)軸OY的轉(zhuǎn)�(dòng);三是帶有內(nèi)�(huán)及轉(zhuǎn)子的外環(huán)繞外�(huán)軸OX的轉(zhuǎn)�(dòng),故�(chēng)此類(lèi)陀螺儀為二自由度陀螺儀。二自由度陀螺儀可實(shí)�(xiàn)OZ軸指向任意慣性空��

二自由度陀螺儀基本原理

 

取向

    二自由度陀螺儀在應(yīng)用中相當(dāng)于兩�(gè)積分陀螺儀,其�(nèi)�(huán)軸A和外�(huán)軸B均為�(wěn)定軸,可同時(shí)提供兩條正交的穩(wěn)定軸線。由于二自由度陀螺儀為復(fù)合結(jié)�(gòu)�,它的取向形式是有限�。通常用于�(wěn)定z軸和y軸的取向有兩種:《SAB�,即自轉(zhuǎn)軸S沿x軸方向,外環(huán)軸B沿z軸方�,內(nèi)�(huán)軸A沿y軸方�;《SBA�,既自轉(zhuǎn)軸S沿x軸方向,外環(huán)軸B沿y軸方�,內(nèi)�(huán)軸A沿z軸方��
    沿內(nèi)�(huán)軸作用的干擾力矩,主要是由于陀螺組合件(內(nèi)�(huán)組合件)的缺陷引起的,而沿外環(huán)軸B的干擾力�,不僅包括內(nèi)�(huán)組件缺陷引起的有害力矩,而且還包括外�(huán)�(gòu)建缺陷產(chǎn)生的有害力矩。因�,B軸的漂移率較A軸低。在�(shè)�(jì)中,可根�(jù)具體要求確定合理的取向形��
    采用二自由度陀螺儀的慣性平�(tái),多選用兩�(gè)陀螺儀。陀螺N-《SBA》;陀螺E-《BSA�。當(dāng)利用殼體旋轉(zhuǎn)法補(bǔ)償陀螺漂移時(shí),陀螺的取向?yàn)�-《SBA�,E-《SAB��

�(yīng)用單軸穩(wěn)定器

    二自由度陀螺儀可用�(lái)組成單軸�(wěn)定器,圖給出了用二自由度陀螺儀作為敏感元件組成的單軸穩(wěn)定器�(jié)�(gòu)原理圖。圖中C表示飛行器載�,其上裝著單軸平�(tái)P,在平臺(tái)上安裝一�(gè)二自由度液浮陀螺儀,用坐標(biāo)系OXYZ�(lái)表示平臺(tái)坐標(biāo)�,對(duì)�(yīng)的陀螺儀坐標(biāo)系用Oxyz�(lái)表示,陀螺儀的內(nèi)�(huán)軸和被穩(wěn)定的平臺(tái)軸平行安�,即Ox平行于OX�
    在陀螺的�(nèi)�(huán)軸上裝有信號(hào)傳感器S。由于二自由度陀螺儀是相�(duì)慣性空間穩(wěn)定的,因�,當(dāng)平臺(tái)繞OX軸有干擾力矩M存在�(shí),平�(tái)繞OX軸相�(duì)慣性空間有�(zhuǎn)角產(chǎn)�,也就相�(dāng)于繞陀螺的�(nèi)�(huán)軸有偏差角出�(xiàn),陀螺內(nèi)�(huán)軸上信號(hào)傳感器S就有信號(hào)輸出,此信號(hào)�(jīng)�(guò)平臺(tái)控制器送入直流力矩電機(jī),該力矩電機(jī)帶動(dòng)平臺(tái)旋轉(zhuǎn),消除此偏角,或�(dá)到力矩平�,從而保證了平臺(tái)相對(duì)慣性空間繞X軸的�(wěn)��

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