高速转动的刚体被大家称为陀螺,利用支撑架增加一个或两个自由度制作而成的陀螺仪具有特殊的性质:定轴性、进动性,利用这两个性质根据牛顿定律可以计算出某一方向的角速度。惯性器件一:陀螺仪敏感角速度原理-有驾定轴性:高速运转的刚体在不受外力矩的作用下旋转轴方向相对惯性空间不变。进动性:陀螺仪转子高速转动时,陀螺仪内环轴方向受力后,陀螺主轴绕外环轴转动;外环轴方向受力后,陀螺主轴绕内环转动。这与转子静止时不同。激光陀螺仪因其高精度和长期稳定性,在导航系统、惯性导航系统及科研实验中得到普遍应用。云南抗电磁惯性导航系统
1950s,美国查尔斯·史塔克·德雷伯实验室,采用液浮支撑技术,研制出液浮陀螺仪,使陀螺仪的精度达到了惯性级要求。1960s,美国罗伯特·克雷格,研制出动力调谐陀螺仪,在战术导弹和特种飞机等平台成功应用1963,美国研制出激光陀螺仪,随后将其应用到飞机与战术导弹1964,美国研制出静电陀螺仪,并于1979年将其应用于“三叉戟”弹道导弹核潜艇,使得潜艇导航能力实现质的飞跃1990s,以微机电陀螺仪(MEMS)、半球谐振陀螺仪(RG)为表示的振动陀螺仪,以及以核磁共振陀螺仪(NMRG)、原子干涉陀螺仪(AIG)为表示的原子陀螺仪快速发展。云南抗电磁惯性导航系统现代陀螺仪采用微电子技术,实现小型化、集成化和智能化,提高系统性能。
陀螺仪是智能手机不可或缺的一个重要部件,没有陀螺仪,那么智能手机的多数功能基本无法实现,因为很多功能都需要精确了解手机的具体姿态。虽说手机少不了陀螺仪,但怎么看,我们的手机里都不像是装备了这个东西,因为手机内部的空间实在是有限,似乎没有安装这个东西的地方。事实上如果我们将手机拆开,确实也看不到陀螺仪,这是怎么回事呢?手机中的确安装有陀螺仪,但是手机中的陀螺仪与刚才我们所讲的陀螺仪并不相同,它虽然也叫做陀螺仪,但与陀螺就没有什么关系了,从外观上来看,它就是一个边长只有几毫米的黑色小方块。
陀螺仪是什么:绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺(top)。通常所说的陀螺是特指对称陀螺,它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体,其几何对称轴就是它的自转轴。 由苍蝇后翅(退化为平衡棒)仿生得来。陀螺仪的原理:在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下,陀螺会在不停自转的同时,还绕着另一个固定的转轴不停地旋转,这就是陀螺的旋进(precession),又称为回转效应(gyroscopic effect)。陀螺旋进是日常生活中常见的现象,许多人小时候都玩过的陀螺就是一例。陀螺仪可以用于智能手机和游戏设备的姿态感应和运动控制,提供更好的用户体验。
陀螺仪在无人机飞行控制系统中的应用,无人机的飞行控制系统是其较主要的组成部分之一,而姿态的稳定控制,则是对无人机顺利执行各项任务的有效方法。在目前的无人机实际制造与应用中,有的无人机产品是基于三轴陀螺仪和倾角传感器,来构成全姿态增稳控制系统的。无人机姿态增稳控制属于内回路控制,它包括姿态保持与控制、速度控制等模式。内回路控制是在以三轴陀螺仪和倾角传感器获取无人机飞行姿态的基础上,通过对升降舵、方向舵的控制,完成飞行姿态的稳定与控制。陀螺仪的误差来源包括温度、湿度、振动等,研究人员致力于降低这些因素的影响。云南抗电磁惯性导航系统
不同类型的陀螺仪具有不同的测量精度和适用范围,可根据需求选择合适的型号进行应用。云南抗电磁惯性导航系统
测量的物理量:(1)角速度,测量的物理量是偏转、倾斜时的转动角速度;(2)方向:俯仰角(pitch):绕x轴旋转;偏航角(yaw):绕z轴旋转;翻滚角(roll):绕y轴旋转;主要参数,通用参数(传感器);线性误差:传感器测量值与实际物理值之间的误差;分辨率:可检测到的较小物理量单位;采样频率:单位时间内的采样次数。陀螺仪重要参数:量程:为角速度单位(dps,degree per second);灵敏度(刻度因子):较小分辨的角速度;灵敏度初始误差;灵敏度动态误差;非线性度:满量程的误差;初始零漂;零漂温度系数。云南抗电磁惯性导航系统