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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 科里奥利振动陀螺概述 1

1.3 圆柱壳体振动陀螺的研究概况 4

1.4 国内圆柱壳体振动陀螺研究 8

参考文献 9

第2章 圆柱壳体振动陀螺的工作原理与结构 10

2.1 振动陀螺的科里奥利效应 10

2.2 圆柱壳体振动陀螺的工作原理 12

2.2.1 基本工作原理 12

2.2.2 基于压电电极的激励与检测原理 14

2.3 圆柱壳体振动陀螺的典型结构 21

2.4 圆柱壳体振动陀螺的衍生结构 22

参考文献 23

第3章 圆柱壳体振动陀螺的理论分析与建模 24

3.1 谐振子的基本数学模型 24

3.2 谐振子的刚度分析 28

3.2.1 径向刚度分析 28

3.2.2 轴向刚度分析 33

3.3 谐振子的力学建模 38

3.3.1 集中刚度模型 38

3.3.2 集中质量模型 41

参考文献 44

第4章 圆柱壳体振动陀螺的动力学分析与建模 45

4.1 谐振子的模态分析 45

4.2 谐振子驱动模态的动力学方程 49

4.2.1 驱动模态的稳态响应 52

4.2.2 驱动模态的检测信号 56

4.3 谐振子的科里奥利力 57

4.3.1 振动速度与科里奥利力 57

4.3.2 科里奥利力与等效力矩 59

4.4 谐振子敏感模态的响应 63

4.4.1 敏感模态的稳态响应 63

4.4.2 敏感模态的检测信号 66

4.5 圆柱壳体振动陀螺的灵敏度分析 67

4.5.1 品质因数模型 68

4.5.2 角速度灵敏度模型 73

参考文献 75

第5章 圆柱壳体振动陀螺的制造 76

5.1 谐振子的材料 76

5.1.1 材料特性 76

5.1.2 材料处理 77

5.2 谐振子的制造工艺 80

5.2.1 基本工艺流程 80

5.2.2 铁镍基恒弹性合金加工方法 82

5.2.3 谐振子的切削 84

5.2.4 加工误差分析 85

5.3 非理想谐振子的修调 88

5.3.1 非理想谐振子的频率裂解 88

5.3.2 非理想谐振子的频率修调 92

5.3.3 非理想谐振子的振型修调 98

5.4 圆柱壳体振动陀螺的装配 100

参考文献 101

第6章 圆柱壳体振动陀螺谐振子的参数测试方法 103

6.1 谐振子的频率特性测试方法 103

6.2 谐振子的品质因数测试方法 105

6.3 谐振子的振型测试方法 106

6.4 压电电极的参数测试方法 110

6.5 谐振子的简易综合参数测试方法 116

参考文献 119

第7章 圆柱壳体振动陀螺的全闭环控制 120

7.1 测控电路原理 120

7.2 谐振子的等效电路模型 122

7.2.1 谐振子的等效电路建模 122

7.2.2 谐振子的等效参数识别 126

7.3 驱动控制策略 128

7.3.1 谐振子驱动模态的谐振激励 128

7.3.2 谐振子驱动模态的稳幅控制 132

7.4 检测控制策略 135

7.4.1 谐振子力平衡控制技术 135

7.4.2 角速度信号检测技术 138

7.5 数字化电路简介 138

7.5.1 测控电路总体方案 138

7.5.2 驱动闭环控制原理 139

7.5.3 角速度闭环检测原理 142

7.5.4 驱动和检测环路软件算法流程 143

参考文献 145

第8章 圆柱壳体振动陀螺的误差机理与补偿 146

8.1 圆柱壳体振动陀螺的主要误差源 147

8.1.1 谐振子的参数缺陷 147

8.1.2 温度误差 149

8.2 圆柱壳体振动陀螺的误差模型 150

8.2.1 确定性误差模型 151

8.2.2 随机误差模型 152

8.3 圆柱壳体振动陀螺的温度稳定性提升方法 152

8.4 圆柱壳体振动陀螺的温度误差补偿 153

8.4.1 温度误差补偿方法 153

8.4.2 温度补偿系统构成 154

8.4.3 温度补偿系统的硬件实现 155

8.4.4 基于零偏频率模型的温度补偿系统 158

参考文献 163

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