,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,陀螺仪视运动解析ppt课件,1,复习：,陀,螺仪两个基本特性,定轴性,进动性,P,=M/H,陀螺仪主轴的位置确定,方位角,高度角,复习：,2,第二节 陀螺仪主轴视运动,视运动：自由陀螺仪主轴产生的相对于地理坐标系,的,相对运动,。,大家知道，地球地轴（自转轴）在空间的指向是,不随地球的公转而改变的，它只是平行移动。,地球自转角速度,e,=7.292 10,5,rad/s,自转一圈时间,t,=23h 56m 4.1s,太阳东升西降人眼所见,第二节 陀螺仪主轴视运动视运动：自由陀螺仪主轴产生的相对于地,3,一、,观察点水平面和子午面在空间的旋转,地球自转角速度,e,在地理坐标轴上的分量,水平分量：,1,=,e,cos,垂直分量：,2,=,e,sin,视频,纬度,北纬 N,：,0,南纬 S :,0,结论,：,在静止的宇宙空间，,子午面,绕,垂直轴,转动，角速度为,2,；,水平面,绕,南北轴,转动，角速度为,1,。,O,W,E,P,s,N,s,e,N,S,Z,0,e,2,1,水平面,垂直面,一、观察点水平面和子午面在空间的旋转地球自转角速度e水平分,4,O,W,E,P,s,N,s,e,N,Z,0,e,2,1,水平面,垂直面,Z,0,N,S,2,1,e,OWEPsNseNZ0e21水平面垂直面Z0N,5,二、特殊位置的视运动,W,W,W,W,E,E,E,E,P,N,e,1.赤道内，主轴水平指,北,视频,二、特殊位置的视运动WWWWEEEEPNe1.赤道内，主,6,2.赤道内，主轴水平指,东,x,W,W,W,W,E,E,E,E,P,N,e,x,x,x,x,W,E,W,E,视频,高度角,2.赤道内，主轴水平指东xWWWWEEEEPNexxxx,7,x,P,N,e,3.北极点处，主轴水平,视频,xPNe3.北极点处，主轴水平视频,8,三、北纬某处的视运动,N,Z,0,P,s,N,s,e,S,X,X,水平面投影,t,=0 时，主轴水平指北；,t,=,t,1,时，主轴,偏离子午面东,偏离水平面升高,随着时间增加，,、,越来越大。,视频,三、北纬某处的视运动NZ0PsNseSXX水平面投影,9,四、视运动规律,1.,自由陀螺仪主轴相对子午面和水平面的视运动,假设,在北纬某处，自由陀螺仪主轴水平偏东的方位角为,N,Z,0,（,Z,）,S,X,O,E,W,Y,e,1,2,1X,1Y,Z,X,=,1X,=,e,cos,cos,Y,=,1Y,=,e,cos,sin,Z,=,2,=,e,sin,视频,四、视运动规律1.自由陀螺仪主轴相对子午面和水平面的视运动,10,分析：,1）,X,：沿主轴，,确定水平面绕主轴OX轴转动，不产生视运动。,2）,Y,：当方位角,为小角度时，有,Y,=,e,cos,sin,e,cos,，,确定水平面绕OY轴转动的角速度，,亦即主轴相对于水平面的高度角,变化角速度。,方位角,=0，则,Y,=0，不引起主轴高度角,变化，,即不产生高度视运动,方位角,越大，则,Y,越大，主轴高度角,变化越快，,高度视运动越明显。,方位角,=90，则,Y,最大，主轴高度角,变化最快，,高度视运动最快。,分析：1）X：沿主轴，2）Y：当方位角 为小角度,11,3）,Z,=,2,=,e,sin,：,子午面绕垂直轴转动的角速度，其大小只和纬度,有关。,亦即主轴偏离子午面的角速度只与所在地的纬度,有关。,纬度,=0，则,Z,=0，,不产生主轴偏离子午面的方位视运动,纬度,越高，则,Z,越大，主轴方位角,变化越快，,方位视运动越明显。,纬度,=90，则,Z,=,e,，主轴指向,变化最快。,3）Z=2=esin：纬度=0,12,2.,自由陀螺仪主轴视运动规律,1）方位视运动,方位视运动角速度为,方,=,Z,=,2,=,e,sin,在,北纬,0，则,方,0，作用于OZ轴,负,向，,主轴指北端,向东,偏离子午面。,在,南纬,0，则,方,0，作用于OZ轴,正,向，,主轴指北端,向西,偏离子午面。,2.自由陀螺仪主轴视运动规律1）方位视运动方位视运动角速度,13,无论,北纬或南纬，,cos,0，则,1,0，,主轴指北端偏离子午面向,东，,即,0，,则,1,0，,高,在OY轴,负,向，主轴指北端,上升,。,主轴指北端偏离子午面向,西，,即,0，,则,1,0，,高,在OY轴,正,向，主轴指北端,下降,。,2）,高度视运动,高度视运动角速度为,高,=,y,考虑,正负符号，则,高,e,cos,1,无论北纬或南纬，cos 0，则1 0，2）高,14,3）,自由陀螺仪主轴视运动规律,北,纬,东,偏，,南,纬,西,偏；,东,升,西,降,，南北一样。,3）自由陀螺仪主轴视运动规律北纬东偏，南纬西偏；,15,五、变自由陀螺仪为罗经的方法,1.,自由陀螺仪主轴不能稳定指北的原因,结论,：产生主轴视运动主要原因是,2,=,e,sin,N,Z,0,（,Z,）,S,X,O,E,W,Y,e,1,2,1X,1Y,Z,五、变自由陀螺仪为罗经的方法1.自由陀螺仪主轴不能稳定指北,16,2.消除视运动的基本原则,外加一力矩，使主轴产生进动。,进动的角速度,pz,与子午面转动的角速度,2,相等，,即,pz,=,2,所加,力矩大小,为,M,Y,=H,pz,=H,2,利用陀螺仪的进动性,控制力矩：,向陀螺仪OY轴所施加的用来,抵消方位视运动的,外,力矩。,其大小为,M,YC,=H,pz,=H,2,2.消除视运动的基本原则 外加一,17,3.实用罗经产生控制力矩的方法,1）直接控制式：直接利用重力产生控制力矩摆式罗经,2）间接控制式：间接利用重力，力矩器产生控制力矩,重心下移法：,将陀螺仪重心沿垂直轴下移的方法。,下重式,安许茨系列罗经,液体连通器法：,在平衡陀螺仪主轴南北两侧挂上用连通,管相连并盛有部分液体的容器的方法。,液体连通器式或水银器式,斯伯利系列罗经,电磁控制式：,用电磁摆及其控制装置产生控制力矩的方法。,阿玛勃朗系列罗经,视频,3.实用罗经产生控制力矩的方法,18,思考问题,1.基本概念,视运动,方位视运动,高度视运动,控制力矩,下重式,液体连通器式,电磁控制式,2.视运动产生的原因及其运动规律。,3.自由陀螺仪为罗经的方法。,思考问题,19,