半捷联微机械惯性系统信息敏感误差机理与抑制方法研究

Rotation ammunition attitude information accurate real-time acquisition is the key technology of its guidance and precision strike. Existing systems cannot be used under the special application environment of high rotation, high overload and small volume control. Therefore, the applicant proposed a semi-strapdown micro mechanical inertial measurement method, which contains the ideal of "high rotation isolation in axial direction, low rotation connection in radial direction" in the early completion of the youth foundation. Through the research and breakthrough in key issues like cross range measurement, anti-high-overload design, high precision calibration test, we offers a new the design theory and method for the high accuracy measurement of rotation ammunition attitude. The scope of application is greatly restricted by measurement accuracy, so we start with main errors and the unique electrical components which affecting the accuracy of system. Then we discuss effective error suppression method, set up a scientific and reasonable semi-strapdown micro mechanical inertial measurement error suppression system. In this way, we improve measurement precision of one to two orders of magnitude attitude in technology and expand its application field.

旋转弹姿态信息的实时准确获取是其制导化和精确打击的核心关键技术，受旋转弹高旋、高过载和小体积等特殊应用环境制约，现有系统无法应用。为此，申请人在前期完成的青年基金中，提出一种“轴向高旋隔离、径向微旋固连”的半捷联微机械惯性测量方法，并通过对跨量程测量、抗高过载设计、高精度测试标定等关键问题研究与突破，为旋转弹姿态高精度测量提供一种新的设计理论和方法。然而1°的姿态测量精度极大地制约了系统的应用范围，本项目针对半捷联微机械惯性系统的精度瓶颈问题，以影响系统精度的主要误差为着眼点，从系统特有的机电组件和电学特性误差源入手，通过对信息敏感误差的机理、特性与传播方式等误差基础理论研究，探讨针对系统特有信息敏感误差的有效误差抑制方法，从而在理论上建立一套科学合理的半捷联微机械惯性系统特有误差抑制方法体系，解决制约系统性能提升的瓶颈问题，将系统的姿态测量精度提高一到两个数量级，拓展其应用领域

旋转弹姿态信息的实时准确获取是其制导化与精确打击的关键技术。针对旋转弹姿态精确测量的实际工程应用问题，基于半捷联微机械惯性系统提出一种轴向高旋隔离、径向微旋固连的半捷联微机械惯性测量新方法，有效解决了微机械惯性系统在旋转弹上应用时的跨量程测量难题。然而，前期研究中我们发现，目前半捷联微机械惯性系统的测量精度有限，无法满足高精度的旋转弹精确制导需求。因此，探讨其有效抑制方法，进一步提高系统精度，已成为半捷联微机械惯性系统真正得以推广应用的瓶颈问题，且具有非常重要的理论价值和现实意义。.针对此系统存在的精度不足问题，本研究采用理论分析与试验验证相结合的研究思路。从系统特有的机电组件入手，重点对影响系统精度的主要因素——信息敏感误差，分析其产生机理，研究其特性与传播方式，探讨有效的抑制方法，并构建试验验证其可行性，从而为解决制约系统精度提升的瓶颈问题提供理论指导和方法依据，.对特殊机电组件的研究将重点分析系统所用的伺服电机转速波动、弹性联轴器抖动、轴承振动和系统组装集成的不同轴，对特殊电学特性的研究则主要探讨系统的电磁干扰问题。在误差抑制方法上采取了“先消除-后补偿”的研究思路，即对可以消除的误差优先考虑对其消除来进行抑制，而对无法消除的误差则通过补偿来抑制，补偿方法的设计将视不同误差源的具体特性，按照理论分析建模与补偿、及试验测试建模与补偿两种思路开展研究。.电机转速波动采取了参数优化与改善控制方法相结合的方式；轴承/联轴器振动通过滤波进行抑制；系统不同轴问题则采用了精确测量与标定补偿的方法；电磁干扰通过屏蔽、滤波进行抑制。.最后设计了系统误差的综合抑制方案，利用半实物和实物试验验证其有效性。.试验结果表明：针对系统中信息敏感误差所提出的误差补偿方法是有效的，使测量精度达到了1°要求，为系统测量精度的提高提供了良好的解决方案，同时也为高旋弹药的制导化奠定了基础。