半球諧振陀螺的分析與設(shè)計.pdf

1、半球諧振陀螺是利用哥氏效應(yīng)工作的振動慣性器件，因其高精度、高可靠性和長壽命等優(yōu)點(diǎn)而極具發(fā)展?jié)摿Α０肭蛑C振陀螺的工作原理是基于半球殼諧振子繞中心軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的哥氏效應(yīng)而使振型相對殼體進(jìn)動的物理機(jī)制。 本課題對半球諧振陀螺的數(shù)學(xué)模型、動力學(xué)特性、漂移特性、結(jié)構(gòu)參數(shù)、信號系統(tǒng)和誤差幾個方面的關(guān)鍵性問題做了深入詳細(xì)的分析、研究及設(shè)計，論文的主要工作有： 首先對諧振子常用的兩種典型數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上對諧振子的振動

2、特性進(jìn)行了分析。為了研究諧振子的漂移特性，論文采用集總參數(shù)法建立了諧振子的二維振動模型。在諧振子二維振動模型漂移特性的分析中，引入了軌跡圖法，運(yùn)用軌跡圖形象直觀地反映了陀螺的振動特性，并分析了彈性系數(shù)和阻尼系數(shù)對陀螺漂移的影響。 應(yīng)用有限元分析方法，研究了諧振子振動的模態(tài)，對陀螺的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與設(shè)計。對選定結(jié)構(gòu)參數(shù)的Ψ型、Y型和傘型三種結(jié)構(gòu)的諧振子進(jìn)行模態(tài)分析，針對 型諧振子，研究了諧振子參數(shù)與諧振頻率之間的關(guān)系。在諧振子模

3、態(tài)分析中，以振型環(huán)向波數(shù)為二的諧振頻率作為設(shè)計指標(biāo)，計算出諧振子在加工時應(yīng)該達(dá)到的精度。另外，通過對頂端開有均勻分布小槽諧振子的研究，分析了小槽參數(shù)與諧振頻率之間的關(guān)系。 論文對半球諧振陀螺的信號系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，分析了陀螺的信號檢測和控制原理，設(shè)計了半球諧振陀螺的信號系統(tǒng)。針對半球諧振陀螺信號的特點(diǎn)，設(shè)計了一種信號處理方法，采用該信號處理方法完全可以實(shí)現(xiàn)陀螺的信號檢測。在陀螺正交控制的研究中，推導(dǎo)出相鄰離散電極施力的比例

4、關(guān)系，并根據(jù)正交控制的要求對離散電極進(jìn)行分組，給出離散電極在諧振子圓周的配置點(diǎn)位置計算公式；進(jìn)而通過比較諧振子實(shí)際振型和理想振型的相位關(guān)系提出離散電極的組合和控制方法，并設(shè)計了利用離散電極進(jìn)行正交控制的方案。 最后論文對半球諧振陀螺的誤差進(jìn)行了分析，研究了半球諧振陀螺結(jié)構(gòu)參數(shù)偏差對陀螺性能的影響，計算了諧振子參數(shù)偏差和電極參數(shù)偏差引起的振型進(jìn)動因子和進(jìn)動角誤差，并給出了陀螺部分參數(shù)的誤差指標(biāo)。此外，還分析了諧振子半徑、阻尼和密