[發(fā)明專利]一種雙光纖陀螺同軸裝調(diào)方法

有效

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• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104111068B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 王忠晶;韓曉英
• 申請（專利權(quán)）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心11024
• 代理人: 岳潔菱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖陀螺裝調(diào)方法，特別是一種雙光纖陀螺同軸裝調(diào)方法。

背景技術(shù)

飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)是保證飛行器的關(guān)鍵系統(tǒng)，不僅在正常狀態(tài)下系統(tǒng)要有足夠的穩(wěn)定裕度，而且在系統(tǒng)出現(xiàn)一度故障的情況下也要保證飛行器能穩(wěn)定飛行。因此，飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)往往采取冗余設計。

采用主光纖陀螺、備份光纖陀螺同軸冗余設計時，當主光纖陀螺出現(xiàn)故障，可以采用備份光纖陀螺的輸出數(shù)據(jù)。由于裝配、機械加工、光纖環(huán)繞制工藝、測量等因素影響，兩個光纖陀螺的敏感軸不可能完全同軸。由主光纖陀螺數(shù)據(jù)切換到備份光纖陀螺數(shù)據(jù)時，由于兩個光纖陀螺不同軸，使用備份光纖陀螺時給測量帶來較大誤差。單純通過結(jié)構(gòu)件精密加工的方法來保證同軸，會使結(jié)構(gòu)件的加工難度和加工成本極大提高，即使這樣，也不能解決光纖環(huán)的繞制工藝帶來的誤差，仍不能滿足高精度姿態(tài)控制系統(tǒng)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種雙光纖陀螺同軸裝調(diào)方法，解決使用備份光纖陀螺時給測量帶來較大誤差的問題。

一種雙光纖陀螺同軸裝調(diào)方法的具體步驟為：

第一步?構(gòu)建光纖陀螺測量系統(tǒng)

光纖陀螺測量系統(tǒng)，包括：安裝結(jié)構(gòu)本體、主光纖陀螺、備份光纖陀螺。主光纖陀螺和備份光纖陀螺背靠背排列并分別與安裝結(jié)構(gòu)本體通過螺釘連接。

第二步?建立光纖陀螺測量系統(tǒng)坐標系

以主光纖陀螺光纖環(huán)結(jié)構(gòu)中心軸與主光纖陀螺安裝面的交點為坐標原點O，沿光纖陀螺測量系統(tǒng)橫軸方向向右為X軸，按照右手定則，垂直于X軸方向為Y軸，垂直于XY平面向外為Z軸。

第三步?定義光纖陀螺敏感軸在空間的各夾角

定義光纖陀螺的敏感軸為OZ＇；

OZ＇在XZ平面的投影與Z軸的夾角為???????????????????????????????????????????????，繞Y軸逆時針旋轉(zhuǎn)，即投影在X軸的正方向時，繞Y軸順時針旋轉(zhuǎn)，即投影在X軸的負方向時；

OZ＇在YZ平面的投影與Z軸的夾角為，繞X軸逆時針旋轉(zhuǎn)，即投影在Y軸的正方向時,繞X軸順時針旋轉(zhuǎn)，即投影在Y軸的負方向時；

OZ＇與XY平面的夾角為A；

OZ＇在XY平面的投影與Y軸的夾角為B。

第四步?測量主光纖陀螺和備份光纖陀螺的初始位置

將安裝結(jié)構(gòu)本體放在00級大理石平臺上，在安裝結(jié)構(gòu)本體上安裝主光纖陀螺，在主光纖陀螺的上端面選擇兩個測量點，并做標記。將杠桿千分尺的測微螺桿放在測量點Ⅰ上，調(diào)節(jié)微分筒使表盤上指針為0，再將測微螺桿放在測量點Ⅱ上，記錄測量點Ⅱ的讀數(shù)，完成主光纖陀螺的初始位置測量。用同樣的方式測量備份光纖陀螺的初始位置。

第五步?標定主光纖陀螺和備份光纖陀螺的敏感軸OZ＇的位置

將光纖陀螺測量系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)臺上，通過標定得到主光纖陀螺、備份光纖陀螺各自的角和。

第六步?推導調(diào)節(jié)平面與光纖陀螺安裝面的關(guān)系式

假設主光纖陀螺、備份光纖陀螺安裝面下各有一調(diào)節(jié)平面，該平面使光纖陀螺的敏感軸OZ＇與坐標系OZ軸重合，從而實現(xiàn)兩個光纖陀螺的敏感軸同軸。

以主光纖陀螺為例，確定調(diào)節(jié)平面。在OZ＇軸上選一點K，以OK為對角線，建立長方體模型，在長方體中有如下關(guān)系式：

??????????????????????????????????（1）

——在XY平面的投影

——在Y軸上的投影

????????????????????????????（2）

——在XZ平面的投影

——在X軸上的投影

??????????????????????????????（3）

——在Z軸上的投影

??????????????????（4）

——在YZ平面的投影

由式（3）和（4）得：

???????????????????????????????????????????????????（5）

???????????????（6）

由式（5）和（6）得到角A、角B。調(diào)節(jié)平面垂直于平面COFK，調(diào)節(jié)平面與陀螺安裝面的夾角為90°-|A|，|A|代表A的絕對值，這時確定的調(diào)節(jié)平面有兩個。

光纖陀螺安裝點Ⅰ、安裝點Ⅱ、安裝點Ⅲ和安裝點Ⅳ到調(diào)節(jié)平面的距離分別記作、、和，根據(jù)轉(zhuǎn)臺標定出的角和，、、和有如下幾種關(guān)系式，由關(guān)系式可確定唯一的調(diào)節(jié)平面。

如果，則主光纖陀螺，備份光纖陀螺；