陀螺穩定平臺,以陀螺儀為主要元件,使被穩定對象相對慣性空間的給定姿態保持穩定的裝置。穩定平臺通常利用由外環和內環構成制平臺框架軸上的力矩器以產生力矩與干擾力矩平衡使陀螺儀停止旋進的穩定平臺稱為動力陀螺穩定器。陀螺穩定平臺根據對象能保持穩定的轉軸數目分為單軸、雙軸和三軸陀螺穩定平臺。陀螺穩定平臺可用來穩定那些需要精確定向的儀表和設備,如測量儀器、天線等,并已普遍用于航空和航海的導航系統及火控、雷達的萬向支架支承。根據不同原理方案使用各種類型陀螺儀為元件。其中利用陀螺旋進產生的陀螺力矩抵抗干擾力矩,然后輸出信號控、照相系統。陀螺儀是一種用于測量和檢測物體角速度和角位移的儀器。湖北航姿儀使用方法
陀螺儀在無人機飛行控制系統中的應用,無人機的飛行控制系統是其較主要的組成部分之一,而姿態的穩定控制,則是對無人機順利執行各項任務的有效方法。在目前的無人機實際制造與應用中,有的無人機產品是基于三軸陀螺儀和傾角傳感器,來構成全姿態增穩控制系統的。無人機姿態增穩控制屬于內回路控制,它包括姿態保持與控制、速度控制等模式。內回路控制是在以三軸陀螺儀和傾角傳感器獲取無人機飛行姿態的基礎上,通過對升降舵、方向舵的控制,完成飛行姿態的穩定與控制。湖北航姿儀使用方法激光陀螺儀則利用光的干涉效應測量角速度,具有高精度和長期穩定性,在慣性導航和高精度測量中應用普遍。
人們從兒童玩的地陀螺中早就發現高速旋轉的陀螺可以豎直不倒且保持與地面垂直,這就反映了陀螺的穩定性。陀螺羅盤,供航行和飛行物體作方向基準用的尋找并跟蹤地理子午面的三自由度陀螺儀。其外環軸鉛直,轉子軸水平置于子午面內,正端指北;其重心沿鉛垂軸向下或向上偏離支承中心。轉子軸偏離子午面時同時偏離水平面而產生重力矩使陀螺旋進到子午面,這種利用重力矩的陀螺羅盤稱擺式羅盤。21世紀發展為利用自動控制系統代替重力擺的電控陀螺羅盤,并創造出能同時指示水平面和子午面的平臺羅盤。
作為穩定器,陀螺儀器能使列車在單軌上行駛,能減小船舶在風浪中的搖擺,能使安裝在飛機或衛星上的照相機相對地面穩定等等。作為精密測試儀器,陀螺儀器能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導彈發射井等提供準確的方位基準。陀螺儀在生活和特種領域都有重要作用。小到手機,大到衛星,都能見到它的身影。飛行器姿態控制是陀螺特性的重要應用,是定軸性的體現。垂直陀螺儀給飛行器建立地垂線基準,道理很簡單,飛行器在空中飛行過程中,不管姿態如何改變,垂直陀螺儀始終指向垂直方向不變,從而提供有關姿態角的信息。當然,由于陀螺自身漂移和環境變化,需要修正裝置隨時校準修正。陀螺儀可以實現高精度的姿態控制,用于飛行器、導彈等的穩定控制。
在系統方面,陀螺儀的信號調節電路可簡化為電機驅動部分和加速傳感器感應電路兩部分(圖2): - 電機驅動部分通過靜電激勵方法,使驅動電路前后振蕩,為機械元件提供勵磁;感應部分通過測量電容變化來測量科里奧利力在感應質點上產生的位移,這是一個穩健、可靠的技術,被成功地用于ST的MEMS產品線,能夠提供強度與施加在傳感器上的角速率成正比的模擬或數字信號。 在控制電路內部有先進的電源關斷功能,當不需要傳感器功能時,可關閉整個傳感器,或讓其進入深度睡眠模式,以大幅降低陀螺儀的總功耗,當需要檢測傳感器上施加的角速率時,在接到用戶的命令后,傳感器可從睡眠模式中立即喚醒。機械式陀螺儀的結構簡單,制造成本低,但精度相對較低,適用于中低精度場合。湖北航姿儀使用方法
陀螺儀的發展推動了慣性導航和航空航天技術的進步,提高了導航精度和安全性。湖北航姿儀使用方法
陀螺儀的分類:按照原理,可以分為機電式陀螺儀(以經典力學為基礎)、光電類陀螺儀(以近代物理學效應為基礎),機電式陀螺儀(以經典力學為基礎):轉子式陀螺儀:滾珠軸承支撐陀螺、液浮陀螺、氣浮陀螺、靜電陀螺等;新型振動陀螺儀:音叉陀螺、半球諧振陀螺、微機電陀螺(MEMS)等;光電類陀螺儀(以光學Sagnac效應測量運載體旋轉運動為基礎);激光陀螺、光纖陀螺、原子干涉陀螺、集成光學陀螺等;機電式:高速旋轉的機械轉子,高速轉子容易產生質量不平衡,容易受到加速度的影響;啟動時間較長,且需要一定的預熱時間;MEMS陀螺儀是利用 coriolis 定理,將旋轉物體的角速度轉換成與角速度成正比的直流電壓信號。湖北航姿儀使用方法