[發明專利]一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法

有效

• 申請號: 201410399768.0
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104132669B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 楊明;郭剛;牛冰;朱佩霞;孟紅;沈陽;陳東海;胡少波;劉朝霞;孫麗艷
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

1.一種基于振動性能分析評估慣性器件精度的方法，其特征在于步驟如下：

(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具體分析方式如下：

線振動加速度

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系數；K為彈性剛度；x、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，為初始相位角；

線振動加速度包含不同振動頻率f_i的振動加速度合量，即表示為：

$\stackrel{\·\·}{x}=\underset{i=0}{\overset{n}{\Σ}}\[A_{f_i}\]$

其中：為振動頻率為f_i時的線振動加速度幅值，i表示固有頻率的個數，取正整數；

振動角加速度

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系數；K為彈性剛度；α、分別為振動角度、角速度、角加速度，M_扭矩為不平衡扭矩激勵，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f_i的振動角速度的合量，即表示為：

其中為振動頻率為f_i時的振動角速度幅值；

(2)根據步驟(1)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；

(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[f_i]，并選取與線振動加速度相關的結構模態[f_i]，其中f_i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，得到步驟(3)選取的結構模態[f_i]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(4)中獲取的[H]、[D]、[G]、[a]、[A]代入步驟(2)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]、進而獲取與[D]、[G]、[A]、[D₀]、的關系；其中和為陀螺儀與線振動加速度耦合相關有關的零位誤差，為陀螺儀與線振動加速度有關的誤差項，主要指與結構承受的加速度一次方有關的一次項、為加速度計的零偏、為振動耦合帶來的陀螺儀標度系數、為受振動激勵引起的加速度計標度系數；

(6)獲取不同時刻的步驟(5)所述的振動譜特性[H]，繪制振動激勵譜特性與誤差項[D]、[G]、[A]、[D₀]、的趨勢曲線；

(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]、[D₀]、進行判讀，判斷不同時刻[D]、[G]、[A]、[D₀]、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。

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，其特征在于：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。