Abstract
調諧陀螺儀由於構造簡單, 而且具有高精度、高可靠度, 以及較同級之其他型陀螺儀有較低售價等多項優點, 因此, 在今日之慣性導航系統的感測器中, 調諧陀螺儀乃居於極重要的地位。調諧陀螺儀與傳統型式陀螺儀比較起來, 雖然減少了由摩擦及熱變化造成的漂移誤差, 但卻由於特殊的結構而造成兩倍轉頻輸入項的漂移。而由於電子技術的提昇, 測量角速率的精密陀螺儀在應用上已由傳統笨重的「環架式」, 轉為精簡實用的「固裝式」。本文的目的, 除了對單環架及雙環架調諧陀螺儀的數學模式作深入探討, 並針對固裝式應用的實際使用規格, 設計合理而且簡單的制衡迴路控制器。論文的主要內容如下: 一、由陀螺儀的運動方程式, 藉著複變拉氏轉換的技巧, 分別推導單、雙環架調諧陀螺儀包含兩倍轉頻輸入項的輸出入函數, 並得到簡化型式的輸出入函數。二、分析單、雙環架陀螺儀在考慮環架慣性矩時, 真正的調諧條件。三、針對處理過的簡化系統方塊圖, 設計合於規格內的制衡迴路控制器。四、模擬分析單、雙環架陀螺儀兩倍轉頻漂移誤差影響的大小。本文研究的結果顯示: 若是環架慣性矩相對於轉子慣性矩可以忽略, 而且環架的厚度極薄, 則因為雙環架陀螺儀能真正調諧而優於單環架者; 但若環架慣性矩不能忽視,則因為兩倍轉頻誤差以及成本的因素, 單環架陀螺儀則值得考慮。而簡單的PD控制器或是Lead控制器, 即可滿足一般高精度需求的固裝式應用。