哥氏振動(dòng)陀螺的靈敏度分析與性能優(yōu)化研究.pdf

1、哥氏振動(dòng)陀螺儀是基于哥氏力原理制成的一類慣性傳感器，近幾十年來(lái)，由于其自身體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低，抗沖擊性，可批量生產(chǎn)等特點(diǎn)被人們廣泛的應(yīng)用在消費(fèi)電子產(chǎn)品，航天航海，軍用和民用等領(lǐng)域。雖然哥氏振動(dòng)陀螺在精度方面沒(méi)有理論上限，但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于受溫度，加工工藝和電路系統(tǒng)等影響，哥氏振動(dòng)陀螺精度不高，這也是目前限制其應(yīng)用的主要因素之一。因此，如何有效地減小誤差，提高哥氏振動(dòng)陀螺的性能一直是研究的難點(diǎn)。本文針對(duì)這一問(wèn)題，主

2、要對(duì)哥氏振動(dòng)陀螺結(jié)構(gòu)優(yōu)化和溫度漂移優(yōu)化兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下:
　　 1)基于哥氏振動(dòng)陀螺的工作機(jī)理，同時(shí)結(jié)合材料力學(xué)和彈性力學(xué)的基本原理，并以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)出恒定溫度條件下刻度因子的數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)陀螺振梁的優(yōu)化問(wèn)題提供理論參考。
　　 2)從一個(gè)新的角度——哥氏振動(dòng)陀螺結(jié)構(gòu)，討論其性能優(yōu)化問(wèn)題，綜合分析哥氏振動(dòng)陀螺靈敏度、帶寬和刻度因子三個(gè)主要性能參數(shù)之間的關(guān)系，得到最佳振梁長(zhǎng)度這一關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。首先，針對(duì)不

3、同長(zhǎng)度的陀螺振梁尺寸，利用ANSYS分析軟件進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響分析，得出各長(zhǎng)度梁的振型和固有頻率;然后，在此基礎(chǔ)上諧響分析計(jì)算出輸出位移幅度，再結(jié)合刻度因子的推導(dǎo)計(jì)算，得到不同長(zhǎng)度振梁陀螺的刻度因子、機(jī)械靈敏度和帶寬仿真數(shù)據(jù)，最后，借助仿真數(shù)據(jù)的對(duì)比分析得出了振梁的最佳長(zhǎng)度，同時(shí)，還論證了陀螺阻尼系數(shù)的變化與機(jī)械靈敏度及帶寬的關(guān)系。
　　 3)采用基于粒子群的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)哥氏振動(dòng)陀螺的溫度漂移現(xiàn)象進(jìn)行建模，并在算法中加入