基于MEMS陀螺儀的飛行器動導(dǎo)數(shù)測試系統(tǒng)研究.pdf

1、穩(wěn)定和控制問題是飛行器設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一,動導(dǎo)數(shù)是用來衡量飛行器穩(wěn)定性的重要參數(shù)。風(fēng)洞自由飛試驗可以避免支桿對動導(dǎo)數(shù)測量結(jié)果的影響，因此完全沒有干擾影響的風(fēng)洞自由飛動導(dǎo)數(shù)試驗技術(shù)至今還在探索發(fā)展。
　　論文的目的在于改進目前采用的首先以高速攝影獲取原始姿態(tài)角數(shù)據(jù)，然后根據(jù)模型平面運動方程通過極大似然準則辨識動導(dǎo)數(shù)的方法。論文設(shè)計了一種基于MEMS陀螺儀的嵌入式測試系統(tǒng)來測量姿態(tài)角運動，研究了利用角度/角速相平面法來判斷動導(dǎo)數(shù)的方法

2、。
　　首先在總結(jié)研究飛行器動導(dǎo)數(shù)測試及其相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用高速MEMS陀螺，以ARM微控制器為核心處理器，完成了測量精度、轉(zhuǎn)換速率、帶寬、體積及功耗等滿足風(fēng)洞自由飛動導(dǎo)數(shù)測量要求的姿態(tài)測量系統(tǒng)總體方案及其軟硬件設(shè)計。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計技術(shù)，根據(jù)功能將測試系統(tǒng)硬件分為角速度測試模塊、自動增益調(diào)理模塊、采集處理模塊、無線收發(fā)模塊、電源管理模塊等部分；采用匯編語言與高級語言混合編程完成了系統(tǒng)各個功能模塊的軟件設(shè)計。完成了測試系統(tǒng)硬

3、件加工和軟硬件聯(lián)合調(diào)試。
　　其次，完成了飛行器動導(dǎo)數(shù)測試系統(tǒng)調(diào)試與校準，利用伺服電機轉(zhuǎn)臺對MEMS陀螺進行多組不同條件下的靜態(tài)和動態(tài)校準，采集不同轉(zhuǎn)速下的陀螺輸出，依據(jù)最小二乘法擬合出陀螺輸出運動模型；對影響陀螺測量精度的各種誤差因素進行了分析研究；在現(xiàn)有的慣性速率機電系統(tǒng)無法實現(xiàn)較高頻率角運動激勵情況下，利用伺服電機直線加速方式和陀螺儀自測功能測試了陀螺儀的頻率響應(yīng)；采用漸消因子自適應(yīng)卡爾曼濾波進行陀螺儀和加速度計數(shù)據(jù)融合，獲