对于装备在武备系统中的捷性仪表捷联式航姿系统,必须保证它能随时进入战备状态以及解除战备。这就要求其使用的核心元件—动力调谐陀螺仪能够保证随时启动与停转。然而,由于动调陀螺仪在自由状态时(不加力反馈)会受到基座运动的限制,即当基座运动时,动调陀螺仪不能启动与停转,否则会引起挠性接头的损伤甚至断裂。为此本文展开了基于动基座上动调陀螺仪脉冲再平衡回路的理论研究与实践,主要研究内容包括以下几个方面。 1.本文在参阅大量国内外研究报导与专利文献的基础上,分析了动调陀螺仪用模拟再平衡回路和数字式脉冲再平衡回路的结构特点,综合性地概括了一些试验结论,比较了两者在其相应应用领域内的优势及缺陷,结合本课题捷联航姿系统所用陀螺仪结构性能等特点,确定了脉冲调宽再平衡回路的研究方案。 2.基于动调陀螺仪动力学方程,对陀螺仪在静基座上和在动基座上的启动与停止状况进行了分析,描述了在两种情况下可能产生的现象,论述了动基座上实现动调陀螺仪启停控制的必要性。通过对转子运动过渡过程时期转速变化规律的理论研究与实验测试数据的分析、处理,为动调陀螺仪动基座启停控制单元设计奠定了理论和实验基础。 3.在分析动调陀螺仪耦合特征的基础上,进行了动调陀螺仪解耦控制方法的研究,确立了对角阵解耦法在动调陀螺仪脉冲再平衡回路的控制解耦中的应用。并对如何实现在动基座上的控制解耦进行了讨论。对如何实现计算机上的输出解耦也进行了较深入地分析。 4.虽然脉冲再平衡回路的输入输出具有线性系统的特征,但其本质上仍然是一个非线性的采样控制系统,因此,系统仍然具有非线性控制系统的某些性质,自振荡问题则成为关注的焦点。鉴于此,本文对其非线性特性主要是自振荡问题作了较全面的分析,并借助于计算机辅助分析,讨论了脉冲再平衡回路为Ⅰ型系统与Ⅱ型系统时可能产生的自振荡区域,得出了脉冲调宽再平衡回路的线性段必须是Ⅰ型的结论。 5.在上述理论分析的基础上,阐明了动调陀螺仪二元调宽脉冲数字脉冲再平衡回路结构各组成单元的功能作用,并对设计各单元的关键问题予以了讨论。进行了等效单回路设计分析,着重介绍了动基座启停控制单元的设计思想与方法以及与整个回路相适应的数据采集系统,最后对系统进行了相应的调试分析。