第1章 與機械運動、熱質交換、熱彈性、流體力學和光學等物理過程有關的各類陀螺傳感器的數學模型

1.1 建立數學模型的問題和解決問題的構思

1.2 慣性繫統陀螺傳感器中熱過程的研究方法及其數學模型

1.3 慣性繫統陀螺傳感器機械運動過程的研究方法和數學模型

1.4 研究慣性繫統陀螺傳感器應力變形狀態的熱彈性理論方法和數學模型

1.5 慣性繫統陀螺傳感器流體力學過程的研究方法和數學模型

1.6 慣性繫統陀螺傳感器光纖通道中光學過程的研究方法和數學模型



第2章 工作原理不同的各類慣性傳感器

2.1 液浮慣性傳感器的工作原理、數學模型和研究課題

2.2 轉子振動動力調諧慣性傳感器的作用原理、數學模型和研究課題

2.3 靜電陀螺慣性傳感器的作用原理、數學模型和研究課題

2.4 半球諧振慣性傳感器的作用原理、數學模型和研究課題

2.5 微機械慣性傳感器的作用原理、數學模型和研究課題

2.6 光纖慣性傳感器的作用原理、數學模型和研究課題

2.7 慣性傳感器溫度擾動數學模型的繫統化



第3章 建立和研究慣性傳感器熱擾動數學模型的特殊任務

3.1 用常規方法判定受擾動非線性陀螺繫統中的無規則誤差

3.2 判定受溫度干擾的光纖慣性傳感器中的無規則誤差



第4章 結論

參考文獻

這是一本關於什麼的書現代人對近地軌道上的宇宙飛船，在慣性空間完成復雜運動的機器人控制器，以及發射後按給定軌跡飛行的導彈都很熟悉。但是，你想過嗎，導彈、直升機、飛機、飛船、潛艇和其他運動載體是如何按給定程序自動運動的呢？由工作艙和對接艙組成的、結構復雜的空間站是用什麼方式在慣性空間保持自己的方位，並完成必要的機動呢？所有這一切都是由安裝在運動載體上的控制繫統來決定的，而控制繫統的核心是慣性傳感器和陀螺儀表。什麼是慣性信息對“慣性信息”這個專用術語，我們理解為下列信息數據的總和，即關於運動載體運動的信息數據和運動載體角位置的信息數據，以及關於運動載體質心相對慣性坐標繫運動和位置的信息數據，或者相對與運動載體質心相連的某一個已知計算坐標繫運動和位置的信息數據的總和。在運動載體上自主獲得慣性信息的傳感器，即根據物理定律反映載體運動的傳感器叫做慣性信息傳感器或慣性傳感器。應當指出，慣性傳感器是極其重要的傳感器，但並不是運動載體控制繫統的傳感器。它們器件（其中包括非器件）和儀表組合在一起，完成多種任務。這些任務包括導航（計算和確定運動載體質心的運動和地理位置）、定位（計算和確定運動載體的角位置和繞其質心的運動）和控制（在給定的位置保持穩定，按給定程序運動，進入給定區域等）。慣性傳感器還可以作為非自主繫統（例如衛星導航繫統）
中的輔助信息源或備用信息源使用。典型的實例是美國的全球定位繫統ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）和俄羅斯的全球導航衛星繫統ＧＬＯＮＡＳＳ（ГлобальнаяНавигационнаяСпутниковаяСистема）。這兩個繫統都用於確定運動載體在地球表面坐標繫的位置。按其功能特點，所有的慣性傳感器可分為兩類。類是構成特殊方位的儀表，即構成所謂的基準坐標繫的儀表。在運動載體上，利用這些儀表模擬與慣導繫統對應軸平行的坐標軸。無論運動載體如何運動，這些軸都能保持自己在慣性空間的定位。運動載體位置的確定，是通過對與載體固連的讀數繫統的角位置與所建基準坐標繫的角位置進行比較實現的。第二類是測量用陀螺。在這些慣性傳感器中，運動載體在地理坐標繫中（或其他基準坐標繫中）
不保持固定不變的位置。陀螺的運動部件與殼體相連，再通過殼體用彈性或準彈性部件與安裝了陀螺的運動載體相連。也可以通過連接產生與相對速度成正比的力矩或與載體繞某個測量軸的轉角成正比的力矩。這種連接保證陀螺與載體一起旋轉。在這種情況下，載體與陀螺部件之間的相對失調角與運動載體的被測參數（轉角或角速度）成正比。現代精密儀表制造業（包括運動載體導航、定位和控制繫統使用儀表的制造業）重要的發展方向之一，就是完善使用高速旋轉轉子的“經典”陀螺和研制新型慣性傳感器，並在它們的基礎上建立高精度的慣性儀表和慣導繫統。在這一工作中，現有慣性傳感器的完善和新型慣性傳感器的創建都限度地采用了各種物理原理和過程，以及它們的組合。這也是該項工作的基本特征。這些傳感器包括采用動壓液浮和靜壓液浮支承、電磁定心及多級和多區域溫控的液浮慣性傳感器，轉子振動動力調諧慣性傳感器，具有高速旋轉球形轉子的無接觸支承靜電陀螺，半球諧振陀螺，微機械陀螺，光纖陀螺等慣性傳感器，以及許多其他類型的陀螺和繫統。陀螺的工作效率和精度在很大程度上取決於各種物理過程（機械的、彈性的、熱彈性的、流體力學的、電磁的、靜電的、光學的和熱學的等物理過程）
的相互影響，正是這些物理過程決定了陀螺的功能。另一個特點是，對陀螺傳感器及慣性導航和定位繫統的精度要求越來越高。例如，對現代高精度繫統漂移的要求為每小時百分之幾度，千分之幾度，甚至更小［比較一下，地球自轉角速度為１５（°）
／ｈ］。生產如此精密的陀螺傳感器，必須進行深入的、綜合性的理論研究，研究機理不同的各種物理過程的相互影響及其特點，考慮這些陀螺傳感器工作所處的外部環境對其性能的影響。其中，一個非常重要的影響陀螺傳感器和繫統精度及工作效率的因素就是：復雜的、無規則的、隨機的溫度作用。在解決生產和完善、分析與綜合多種類型慣性傳感器、精密陀螺儀及運動載體導航、定位和控制繫統的問題時，必須充分考慮溫度的作用，制定一個統一的概念和方法，並通過數學算法和程序軟件加以實現，這是一個非常重要和有意義的過程。在陀螺繫統非線性擾動理論中，研發一種新的途徑具有相當重要的意義。這種新途徑就是，在飛行器的有序運動中，確定陀螺繫統輸出信號中可能產生的無規則現像，從這一點出發，進一步研究陀螺繫統。本書研究的對像
?各種初始慣性信息精密陀螺傳感器（液浮陀螺、動力調諧陀螺、靜電陀螺、半球諧振陀螺、光纖陀螺、微機械陀螺及其他類型陀螺），陀螺裝置，航天器、飛行器、艦艇及潛艇的導航、定位和控制繫統。
?發生在這些慣性傳感器、陀螺裝置和繫統中的相互影響的物理過程（力學的、彈性的、熱彈性的、流體動力學的、電磁的、靜電的、光學的、熱學的和其他的過程），以及它們之間的相互影響及其特點。讀完這本書後，你將知道些什麼你將獲得的陀螺傳感器概念。它們的作用原理是建立在各種物理原理及力學、電氣機械學、彈性理論、熱彈性理論、光學和非線性動力學等定律基礎上的。你將獲得研究其工作的方法和手段，並考慮其工作介質的影響（其中包括復雜的溫度作用及其影響）。終，你將獲得慣性信息陀螺傳感器非線性動態溫度干擾繫統的理論和概念。這是一個新課題，也是一種新途徑。這種新途徑是從熱分析的角度研究這些繫統，即在繫統中測定由溫度擾動引進的不規則誤差的大小。本書的特點本書針對處於不同工作介質中的各種陀螺傳感器，闡述了對其進行綜合熱分析方法的科學理論。溫度的作用在本書中不像通常那樣以某種限定的方式給出，而是以各種慣性傳感器特有的、相互關聯的熱過程和物理過程的形式給出。不同工作原理的慣性傳感器其結構的復雜性，傳感器內部物理過程的多樣性與相互關聯性，傳感器構成零部件的多樣性，以及各不相同的外部工作環境和工作頻帶，決定了這本書需具備超強的綜合性能。本書論述的慣性傳感器理論的研究方法、計算方法和性能分析方法具有廣泛的實用價值。在本書撰寫過程中，作者力圖做到現代數學的形式化，不僅不會使問題變得復雜化，相反，能夠顯著、限度地反映在慣性傳感器、陀螺裝置和慣導繫統中發生的物理過程及其本質。書中內容的論述方式是：先闡述物理作用原理各異的陀螺傳感器數學模型建模和研究的一般途徑和原則；然後，把所闡述的途徑和方法應用於各種類型陀螺傳感器溫度擾動數學模型的建立和研究。這些陀螺包括液浮陀螺、動力調諧陀螺、球形轉子無接觸靜電陀螺、半球諧振陀螺、微機械陀螺和光纖陀螺。本書是作者另一部著作［２］的補充和發展。為了保持本書的完整性和論述的連續性，在本書的某些章節，引用了參考文獻［２］
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