挠性陀螺交叉耦合影响因素分析及控制.pdf

2025

年

1

月北

京

航

空

航

天

大

学

学

报

January2025

第

51

卷

第

1

期Journal

of

Beijing

University

of

Aeronautics

and

AstronauticsVol.

51No.

1

jbuaa@

DOI:

10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0968

挠性陀螺交叉耦合影响因素分析及控制

*

蔡曜，司玉辉，王玉琢，杜鑫，尹路

(西安航天精密机电研究所，西安

710100)

摘要：由于机械结构误差和电气干扰，实际生产的挠性陀螺存在交叉耦合。分析交叉耦

合影响因素，确定其为差动式电感传感器铁芯柱垂直度和力矩器线圈周向偏移角度，由此建立传感

器、力矩器的误差模型，定量分析了各影响因素对交叉耦合的影响程度。设计铁芯柱精密装配工

装、线圈精密装配工装，并对力矩器进行可调设计，控制挠性陀螺交叉耦合。工程实践表明：各项

控制方法均取得较好效果，交叉耦合稳定控制为不大于1%；各项控制方法提高了挠性陀螺对角速

度的测量精度，进而提高了惯导系统的导航精度。

关键词：挠性陀螺；交叉耦合；影响因素；差动式电感传感器；力矩器；可调设计

+

中图分类号：V241.559

文献标志码：A文章编号：1001-5965（2025）01-0141-11

挠性陀螺可作制导、导航与定位等用途，被广测值在伺服回路中对多个元器件进行调整，涉及分

泛应用于航空航天、兵器、船舶等领域。挠性陀螺步烙焊、防护、喷漆、固封等多个工序，工艺方法复

利用挠性支撑悬挂陀螺转子，在陀螺转子高速旋转杂，制约生产效率。

工作中，通过挠性支撑产生的动力效应来补偿其弹挠性陀螺因双敏感轴的特殊性存在交叉耦合

[1-2]

性刚度，是具有二自由度的陀螺仪。挠性陀螺在问题，与之类比，导引头、捷联惯组、稳定平台等因

工程应用中存在着交叉耦合的问题，交叉耦合直接安装多块陀螺，每块陀螺可敏感一个方向的位置信

影响挠性陀螺对角速度的测量精度，最终影响惯导息，故具有双敏感轴或三敏感轴，同样存在交叉耦

[3-4]

系统的导航精度，降低交叉耦合是挠性陀螺工程合的问题。文献[7]以两轴速率陀螺导引头为研究

实践中需要解决的关键问题。对象，综合考虑交叉耦合、质量不平衡、扰动力矩

目前，解决该问题的主要方法为解耦控制器补等因素，建立动力学模型。基于双万向节耦合系统

偿法。文献[5]针对挠性陀螺的交叉耦合问题，设框图，设计时滞补偿网络，提高了系统的开环增益

计专用补偿电路，可根据实测值为正耦合或负耦合和抗干扰能力。文献[8]以惯性测量单元为研究对

2种情况，将伺服板上电路相应改造为加法运算电