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上海交通大学电子信息与电气工程学院硕士课程内容介绍《陀螺仪原理及应用》

上海交通大学 免费考研网/2012-12-28


《陀螺仪原理及应用》

课程代码X035508学分/学时2.0/36开课时间
课程名称陀螺仪原理及应用
开课学院电子信息与电气工程学院
任课教师金志华
面向专业导航、制导与控制;精密仪器与机械;测控计量技术与仪器
预修课程理论力学;自动控制原理
课程讨论时数0 (小时)课程实验数0 (小时)
课程内容简介

陀螺仪作为一种惯性测量器件,是惯性导航、惯性制导和惯性测量系统的核心部件,广泛应用于军事和民用领域。近廿年来,随着现代科学技术的发展,各种新型陀螺仪正逐步得到应用和完善,成为传统陀螺仪的竞争者。因此,掌握陀螺仪基本理论,学习新型陀螺仪原理及应用,是本专业研究生从事科学研究的基础。 本课程教学内容由三部分组成: (一)陀螺仪的基本理论,内容包括:陀螺力学基础(哥氏加速度、角动量定理和欧拉动力学方程、陀螺特性的力学解释);陀螺仪运动方程和运动分析(用欧拉动力学方程建立完整方程、陀螺仪运动的技术方程和进动方程,用动静法建立技术方程);坐标系及其变换;陀螺仪的漂移及其测试; (二)典型陀螺仪器(包括陀螺罗经、陀螺找北仪、陀螺地平仪、平台罗经、速率陀螺仪和积分陀螺仪等)的工作原理; (三)新型陀螺仪(包括静电陀螺仪、激光陀螺仪、光纤陀螺仪、半球谐振陀螺仪、挠性陀螺仪、微机械陀螺仪等)的原理及应用。 要求在学习陀螺仪基本理论的基础上,掌握典型陀螺仪器的基本工作原理,并对新型陀螺仪的结构组成、工作原理、误差分析和应用特点等有比较全面的了解。

课程内容简介(英文)

The gyroscope, one kind of inertial sensors, is the hard core of inertial navigation systems, inertial guidance systems, and inertial measurement systems. It has been used widely in military and civilian fields. In recent 20 years, with the development of science and technology, new-type gyroscopes have been improved greatly, and they have found more and more applications. They have become near rivals of conventional gyroscopes. Therefore, it is demanded for the graduates majoring in navigation, guidance and control to master the fundamental theory of gyroscopes and study the operating principles and applications of new-type gyroscopes, which are the basis of the research on navigation and guidance.This course consists of three parts : A.The fundamental theory of gyroscopes. a.Kinematics and dynamics of gyroscopes, consisting of Coriolis acceleration, theorem of angular momentum, Euler’s dynamical equations, dynamical explanation of gyroscopes’ properties. b.Gyroscopes’ motion equations, including the complete equations, technical equations and precession equations derived from Euler’s dynamical equations, and the technical equations derived from static vs. dynamic method. c.Analysis of gyroscopes’ motion. d.Coordinate systems and their mutual transformation. e.Gyroscope drift and its measurement. B.Principle of typical gyroscope instruments, such as gyro compass, gyro north finder, gyro horizon, platform compass, rate gyroscope and integrating gyroscope. C.Principles and applications of new-type gyroscpes, such as electrically suspended gyro (ESG), ring laser gyroscope (RLG), fiber optical gyroscope (FOG), hemispherical resonator gyro (HRG), dynamically tuned gyroscope (DTG) and micro inertial sensors. It is expected to master the fundamentals of typical gyro instruments, after studying the basic theory of gyroscopes. It is also demanded to understand the structure components, principles, error analysis, and applications of the new-type gyroscopes.

教学大纲

第一讲:绪论、惯性技术的现状与发展第二讲:陀螺仪的基本理论要求掌握陀螺力学基础、陀螺仪运动方程的建立和运动分析、坐标系及其变换、陀螺仪的漂移测试与建模等内容。第三讲:陀螺仪器要求掌握陀螺罗经、陀螺找北仪、平台罗经、速率陀螺仪与积分陀螺仪等陀螺仪器的工作原理及分析方法。第四、五讲:新型陀螺仪及其系统-静电陀螺仪要求掌握静电陀螺仪结构设计原理、静电支承系统、信号读取原理、基本运动分析、漂移测试与建模等原理,了解静电陀螺仪的关键技术及静电陀螺监控器和静电陀螺仪导航仪的现状和发展。第六讲:新型陀螺仪及其系统-激光陀螺仪要求掌握激光陀螺仪的工作原理、特点及主要误差源,了解其关键技术、光波导陀螺的最新进展、激光陀螺捷联惯导系统的现状和发展。第七讲:新型陀螺仪及其系统-光纤陀螺仪要求掌握光纤陀螺仪的工作原理、特点以及干涉型光纤陀螺信号检测及相关技术,了解光纤陀螺捷联惯导系统的现状和发展。第八讲:新型陀螺仪及其系统要求了解半球谐振陀螺仪的工作原理、结构组成、误差与相关技术以及由半球谐振陀螺组成的惯性测量系统的原理、应用;了解微机械惯性器件的工作原理、特点、精度分析以及微惯性测量系统的应用现状和发展。

课程进度计划

(无)

课程考核要求

1.考试目的考查学生对陀螺仪基本理论、陀螺仪器及新型陀螺仪工作原理的掌握情况和分析能力。2.考试方式笔试。3.成绩评定方式成绩由笔试成绩和平时成绩两部分组成,其中笔试成绩占80%,平时成绩占20%。4.考试内容及要求(一)考试内容陀螺力学基础:哥氏加速度、角动量定理和欧拉动力学方程、陀螺特性的力学解释;陀螺仪运动方程的建立:完整方程、技术方程和进动方程;陀螺仪的漂移测试与建模;陀螺罗经和陀螺找北仪的工作原理;速率陀螺仪和积分陀螺仪的工作原理;静电陀螺仪的组成、工作原理,静电支承原理,信号读取原理,运动分析;激光陀螺仪的工作原理;光纤陀螺仪的工作原理;半球谐振陀螺仪的工作原理;微机械陀螺仪的工作原理;挠性陀螺仪的工作原理。(二)考试要求要求掌握陀螺仪的基本理论,几种典型陀螺仪器的工作原理,新型陀螺仪的工作原理等相关知识。

参 考 文 献
  • 1. 陆恺;《陀螺仪原理及应用》;国防工业出版社;1981.72. 郭秀中;《惯性系统陀螺仪理论》;国防工业出版社;1996.73. 刘延柱;《静电陀螺仪动力学》;国防工业出版社;1979.84. 杨培根,龚智炳;《光电惯性技术》;兵器工业出版社;1999.95. 周百令;《动力调谐陀螺仪设计与制造》;东南大学出版社;2002.5
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