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1总体技术方案与性能分析1

1.1发展简史1

1.2空心转子静电陀螺仪3

1.2.1φ38mm空心转子静电陀螺仪3

1.2.2φ50mm空心转子静电陀螺仪7

1.3实心转子静电陀螺仪9

1.4两类静电陀螺仪技术比较12

1.5静电陀螺仪的一般运动特性17

1.5.1理想静电陀螺仪17

1.5.2实际静电陀螺仪21

1.6静电陀螺导航／监控器系统26

1.6.1SPN/GEANS和GEO/SPIN系统28

1.6.2静电陀螺导航仪（ESGN）系统29

1.6.3静电陀螺监控器（ESGM）系统30

2电极电容与静电支承力计算33

2.1电极间隙、电容及静电力计算公式33

2.1.1电极间隙表达式33

2.1.2电极电容计算式34

2.1.3静电力计算式36

2.2 6块正交圆电极电容37

2.3正六面体投影电极电容39

2.4正交6块圆电极静电支承力43

2.5 正六面体投影电极静电支承力53

3.1基本工作原理、要求及分类60

3.1.1基本工作原理60

3静电支承系统分析与设计60

3.1.2技术指标63

3.1.3系统分类64

3.2无源静电支承系统66

3.3恒流控制静电支承系统69

3.4直流电压控制静电支承系统78

3.5可变预载静电支承系统80

3.6数字式静电支承系统83

3.6.1转子位移测量电路84

3.6.2调制式高压直流放大器86

3.7静电支承系统控制器设计93

3.7.1 PID控制器设计93

3.7.2反馈线性化96

3.7.3变结构、变预载控制100

4磁场加转、阻尼定中及恒速系统104

4.1电磁力矩基本公式104

4.2运动方程与“零”次近似解106

4.3直流磁场阻尼定中特性107

4.4脉动磁场的电磁力矩109

4.5外磁场干扰力矩与磁屏蔽111

4.6旋转磁场的施矩特性113

4.7加转－恒速控制电路115

4.8磁场恒速系统分析与调整117

5质量不平衡静电陀螺的运动121

5.1运动微分方程121

5.2“快”变量近似解124

5.2.2静电支承力稳态解125

5.2.1质量不平衡量表达式125

5.2.3转子中心运动轨迹126

5.3“慢”变量近似解128

5.3.1小章动角运动129

5.3.2陀螺摆运动130

5.4静电场恒速系统131

6静电力矩与漂移误差模型136

6.1转子非球形描述136

6.2静电力矩表达式138

6.2.1电压驱动静电力矩138

6.2.2电流驱动静电力矩143

6.3静电力矩与漂移角速度计算方法145

6.4.1一次静电力矩148

6.4一次静电力矩与漂移角速度148

6.4.2漂移角速度153

6.5转子失中度二次静电力矩与漂移角速度156

6.6电极碗装配误差二次静电力矩与漂移角速度160

6.7静电陀螺仪漂移误差模型168

7壳体翻滚自动补偿技术173

7.1壳体翻滚方式173

7.2壳体翻滚运动分析177

7.3壳体翻滚对磁场干扰力矩的调制平均作用181

7.4壳体翻滚对一次静电力矩的调制平均作用185

7.5壳体翻滚对二次静电力矩的调制平均作用188

7.6壳体翻滚条件下的漂移误差模型190

8.1前言196

8静电陀螺仪的热分析与计算196

8.2静电陀螺热传导模型197

8.2.1热传导微分方程197

8.2.2边界条件198

8.2.3初始条件199

8.3转子温度的简化分析199

8.4球形转子冷却过程与温升201

8.5转子温度的时域响应206

8.6壳体内温度分布不均匀的影响208

8.7结论及热设计原则211

8.7.1结论211

8.7.2热设计原则212

9.1双轴伺服法测试原理与分类214

9静电陀螺漂移误差模型辨识214

9.2完整的漂移误差数学模型216

9.3双轴伺服转台运动轨迹217

9.3.1极轴陀螺试验218

9.3.2赤道陀螺试验220

9.4双轴伺服试验可辨识的漂移误差模型222

9.4.1极轴陀螺试验的漂移误差模型222

9.4.2赤道陀螺试验的漂移误差模型224

9.5漂移误差模型系数估计算法226

9.5.1最小二乘估计227

9.5.2广义卡尔曼滤波算法229

9.6测试和仿真结果232

9.6.1极轴陀螺测试结果232

9.6.2赤道陀螺试验仿真结果234

参考文献238