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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題目:車(chē)載慣導(dǎo)平臺(tái)設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2012年12月20日
1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景
為保證和增強(qiáng)車(chē)載武器系統(tǒng)的快速機(jī)動(dòng)性,現(xiàn)代先進(jìn)的陸地作戰(zhàn)車(chē)輛,如自行火炮、遠(yuǎn)程火箭炮、前線偵察車(chē)、射擊指揮車(chē)、導(dǎo)彈發(fā)射車(chē)等,一般均配備有慣性定位定向系統(tǒng)。車(chē)載慣性定位定向系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性與陸地作戰(zhàn)車(chē)輛的戰(zhàn)斗力和快速反應(yīng)能力有著極為密切的關(guān)系。定位定向系統(tǒng)不僅要有較高的精度指標(biāo),還必須具備較高的工作可靠性,才能保證產(chǎn)品在惡劣的車(chē)載環(huán)境條件下全壽命可靠地工作。某型號(hào)車(chē)載慣性定位定向系統(tǒng)是專門(mén)為陸地作戰(zhàn)車(chē)輛設(shè)計(jì)的一種導(dǎo)航及姿態(tài)參考系統(tǒng),可為載體快速提供高精度的北向方位和姿態(tài)基準(zhǔn),并實(shí)時(shí)進(jìn)行定位導(dǎo)航,引導(dǎo)車(chē)輛行駛。該系統(tǒng)由雙軸陀螺平臺(tái)、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、電子控制線路、里程計(jì)等部件組成,各部件之間的可靠性邏輯關(guān)系為串聯(lián)形式。慣導(dǎo)平臺(tái)是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)量載體在慣性參考系的加速度，將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息的測(cè)量平臺(tái)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，慣導(dǎo)平臺(tái)也有各種結(jié)構(gòu)形式，其中適合車(chē)載的慣導(dǎo)平臺(tái)一直是研究是熱點(diǎn)。本課題為智能車(chē)科研項(xiàng)目的一部分，以設(shè)計(jì)出測(cè)量智能車(chē)姿態(tài)的慣性導(dǎo)航平臺(tái)為目的，為控制其姿態(tài)的研究工作打下基礎(chǔ)。
1.2研究意義
車(chē)輛在道路上行駛時(shí)，路面的顛簸將會(huì)引起車(chē)輛發(fā)生俯仰、側(cè)傾和橫擺運(yùn)動(dòng)，。這些角運(yùn)動(dòng)的大小與車(chē)輛行駛速度和路面不平度具有密切關(guān)系。由于車(chē)輛行駛路況的種類很多，而且車(chē)速變化范圍也很大，若將環(huán)境識(shí)別傳感器直接安裝于車(chē)體之上，則傳感器的標(biāo)定就必須隨著車(chē)輛行駛路況的隨機(jī)變化而實(shí)時(shí)改變。只有在傳感器做出正確的標(biāo)定之后，才能獲取正確的車(chē)輛行駛環(huán)境信息。由于慣導(dǎo)平臺(tái)是一種精度很高的設(shè)備,故其對(duì)外界的環(huán)境噪聲非常敏感,這就要求其支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠滿足系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性要求。通常設(shè)計(jì)中為了避免支撐結(jié)構(gòu)和慣導(dǎo)平臺(tái)的局部共振,需要將支撐結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率限制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi),同時(shí)由于慣導(dǎo)平臺(tái)安放所占據(jù)的空間受飛行器結(jié)構(gòu)形狀和內(nèi)部空間狹小的限制,對(duì)其支撐結(jié)構(gòu)在外載作用下的空間位移也有嚴(yán)格的要求,另外飛行器飛行過(guò)程中慣導(dǎo)平臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)要承受復(fù)雜的空間載荷,所以支撐結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性也是必不可少的條件。但是基于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法很難在許多約束條件間進(jìn)行平衡以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的最優(yōu)目標(biāo),設(shè)計(jì)過(guò)程中很大程度上依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。所以具有多約束變量要求的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì),成為許多工程設(shè)計(jì)人員關(guān)注的研究熱點(diǎn)。本文所述的慣導(dǎo)平臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)是一種空間梁組合結(jié)構(gòu)。它是通過(guò)將空間結(jié)構(gòu)桿件按一定規(guī)律布置,通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接而成的一種支撐結(jié)構(gòu)形式,這種結(jié)構(gòu)形式具有安全、經(jīng)濟(jì)、易于安裝、重量低等優(yōu)點(diǎn)。由于慣導(dǎo)平臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)不僅具有三維空間的結(jié)構(gòu)形體,而且在荷載作用下為三向受力。車(chē)載捷聯(lián)視線穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)系統(tǒng)用來(lái)隔離車(chē)體角運(yùn)動(dòng)對(duì)安裝于穩(wěn)定平臺(tái)之上的環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)的擾動(dòng)，使車(chē)輛在不同環(huán)境中行駛時(shí)，環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)的傳感器視線都能保持給定的姿態(tài)，按給定方向瞄準(zhǔn)被探測(cè)目標(biāo)，或者跟蹤目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)（這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)可能是由目標(biāo)運(yùn)動(dòng)引起的，也可能是由基座運(yùn)動(dòng)引起的，還可能是二者共同引起的）。在此過(guò)程中，通過(guò)控制穩(wěn)定平臺(tái)的轉(zhuǎn)角大小來(lái)控制傳感器視線方向，同時(shí)，系統(tǒng)還必須保證對(duì)來(lái)自人工或自動(dòng)跟蹤器輸入命令的可靠響應(yīng)；同時(shí)為外部系統(tǒng)提供視線角或視線角速率的測(cè)量值，用于路面識(shí)別、目標(biāo)跟蹤和武器瞄準(zhǔn)等。
1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況
1.3.1國(guó)內(nèi)相關(guān)研究情況：
對(duì)于應(yīng)用較多的兩自由度穩(wěn)定平臺(tái)，通常只能補(bǔ)償載體在兩個(gè)方向的擾動(dòng)。而當(dāng)車(chē)體在復(fù)雜路面上行駛時(shí)，車(chē)體經(jīng)常發(fā)生橫擺運(yùn)動(dòng)，如車(chē)輛進(jìn)入彎道或有其他轉(zhuǎn)向操作時(shí)。若傳感器系統(tǒng)安裝在兩自由度平臺(tái)上，那么將無(wú)法避免來(lái)自于車(chē)輛橫擺方向的視線擾動(dòng)，此時(shí)采集的數(shù)據(jù)將會(huì)發(fā)生扭曲失真，后續(xù)數(shù)據(jù)處理很難準(zhǔn)確判斷數(shù)據(jù)變化是由跟蹤的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)引起還是由車(chē)體發(fā)生橫擺運(yùn)動(dòng)所引起，數(shù)據(jù)處理的難度將急劇增加，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致智能車(chē)輛無(wú)法真實(shí)獲取環(huán)境信息，車(chē)體控制系統(tǒng)做出錯(cuò)誤的運(yùn)動(dòng)決策。為減少后續(xù)數(shù)據(jù)的處理難度，提高所獲取的環(huán)境信息質(zhì)量，主要運(yùn)用陀螺穩(wěn)定平臺(tái)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)廣泛用于飛機(jī)、艦船、車(chē)輛、導(dǎo)彈等運(yùn)動(dòng)載體。
1.3.2國(guó)外相關(guān)研究情況：
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1研究的主要內(nèi)容
本課題針對(duì)國(guó)內(nèi)一車(chē)載慣性平臺(tái)的設(shè)計(jì)中存在兩自由度的自動(dòng)調(diào)整問(wèn)題的研究，三軸測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)具有內(nèi)、中、外三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的萬(wàn)向框架，每個(gè)框架由一套驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)，負(fù)責(zé)控制轉(zhuǎn)臺(tái)的一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，其中，外框架負(fù)責(zé)飛行器偏航姿態(tài)模擬，中框架負(fù)責(zé)飛行器俯仰姿態(tài)模擬，內(nèi)框架負(fù)責(zé)飛行器自旋轉(zhuǎn)模擬。三個(gè)框架組合運(yùn)動(dòng)，便可調(diào)整模擬飛行器在看空中的各種飛行姿態(tài)。
2.2研究方法或措施
（1） 在實(shí)地工作單位觀看汲取經(jīng)驗(yàn)和老師一起探討交流，最終將得出的理論與實(shí)際實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)。
（2） 通過(guò)自己的研究后，再通過(guò)自己所學(xué)的相關(guān)機(jī)械三維軟件做出相應(yīng)的三D模擬動(dòng)畫(huà)來(lái)分析自己在其中的錯(cuò)誤并加以改正。
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作
3.1研究重點(diǎn)
（1） 重點(diǎn)是對(duì)車(chē)載平臺(tái)上傳感器測(cè)出的偏移角度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，并具有平穩(wěn)復(fù)位的功能。
前期已展開(kāi)的工作：主要是查閱相關(guān)資料,以及其組成的各部分元件，在日常生活中的作用和用途。
3.2研究難點(diǎn)
難點(diǎn)是自己研究的課題不能深入的了解，缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不能很精確的進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整和攝像頭的固定。
3.3前期已開(kāi)展工作
（1）查找和閱讀大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料文獻(xiàn)，明確了解車(chē)載慣性平臺(tái)用途、工作原理、 以及國(guó)內(nèi)外主要采用什么原理及機(jī)構(gòu)來(lái)完成車(chē)載慣性平臺(tái)的外形的設(shè)計(jì)。
4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫(xiě)）
第1-2周 查閱及收集資料及調(diào)研
第3-5周 擬定設(shè)計(jì)方案
第6-9周 繪制二維草圖
第10-12周 確定設(shè)計(jì)方案
第13-14周 完成相關(guān)計(jì)算
第15周 修改繪制的二維圖
第16周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
5 指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6 所在系審查意見(jiàn)：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
參考文獻(xiàn)
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