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许江宁 、 马恒 、 何泓洋 著 / 科学出版社 / 2019-11 / 平装
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陀螺原理
《陀螺原理》系统、全面地介绍陀螺仪的基本概念、基本理论及陀螺技术的应用。
《陀螺原理》共分为9章,第1章为绪论,主要介绍陀螺仪的起源、发展历程和概念定义;第2~4章介绍机械转子陀螺仪原理及其在导航装备中的应用;第5~6章介绍光学陀螺仪的原理及特性;第7章介绍微机械陀螺仪的基本理论及其工作原理;第8章介绍半球谐振陀螺的基本原理和应用情况;第9章介绍陀螺仪漂移测试的基本原理。
《陀螺原理》可作为导航工程、自动化、精密仪器及机械及相关专业的本科生、研究生的教学用书和参考书,也可作为从事相关专业的科研和工程技术人员的参考用书。
第1章 绪论1.1 概述1.1.1 陀螺仪的发展历程1.1.2 陀螺仪的分类1.1.3 转子陀螺仪的定义1.1.4 转子陀螺仪的基本特性1.2 物体空间位置和运动1.2.1 点的位置向量及其表示法1.2.2 方向余弦矩阵的定义1.2.3 方向余弦矩阵的正交性1.2.4 刚体在空间的位置1.2.5 刚体空间运动及角速度向量1.2.6 科里奥利定理1.2.7 惯性椭球1.3 常用坐标系1.3.1 惯性坐标系1.3.2 地理坐标系1.3.3 载体坐标系1.3.4 陀螺坐标系小结复习思考题第2章 陀螺仪基本理论2.1 陀螺仪基本特性的力学原理2.1.1 动量矩及动量矩定理2.1.2 陀螺仪三特性2.2 陀螺仪运动方程2.2.1 用欧拉动力学方程建立陀螺仪运动方程2.2.2 用第二类拉格朗日方程建立陀螺仪运动方程2.2.3 用动静法建立陀螺仪运动方程2.3 陀螺仪运动分析2.3.1 无外力矩作用时——定轴性2.3.2 脉冲力矩作用下——稳定性2.3.3 常值力矩作用下——进动性2.4 自由陀螺仪视运动2.4.1 视运动现象2.4.2 陀螺仪视运动分析2.4.3 陀螺坐标系与地理坐标系之间的转换关系2.5 陀螺方位仪指北原理2.6 陀螺方位仪运动方程2.7 陀螺方位仪误差分析小结复习思考题第3章 摆式陀螺罗经3.1 指北基本原理3.1.1 摆式罗经3.1.2 下重式陀螺仪找北能力3.1.3 陀螺仪无阻尼振荡3.2 陀螺仪主轴相对稳定平衡位置的无阻尼振荡3.2.1 陀螺仪在静止基座上的运动微分方程及平衡位置3.2.2 陀螺仪主轴相对平衡位置的微振动方程3.2.3 陀螺罗经的指向力矩3.2.4 陀螺罗经的质量系数3.3 陀螺仪主轴的阻尼振荡运动3.3.1 液体阻尼器3.3.2 阻尼器内为理想液体3.3.3 阻尼液体的流动滞后高度角变化1/4周期3.3.4 多余液体重力矩3.3.5 加阻尼器后陀螺仪主轴的平衡位置3.4 陀螺仪主轴阻尼振荡的数学分析3.4.1 运动微分方程3.4.2 平衡位置3.4.3 主轴偏离平衡位置后在方位角上的运动规律3.4.4 阻尼振荡动态品质参数3.5 基座运动对陀螺罗经指向的影响3.5.1 速度自差3.5.2 速度自差校正器3.5.3 陀螺仪主轴在运动基座上的无阻尼振荡3.6 双转子摆式罗经的冲击误差3.6.1 第一类冲击误差的产生和消除3.6.2 第二类冲击误差的产生和消除3.6.3 冲击误差的合成3.7 舒勒原理3.8 舰船摇摆对陀螺仪指向的影响3.8.1 舰船航向为0°,90°,180°,270°时的横摇3.8.2 舰船航向为45°,135°时的横摇3.8.3 摇摆误差3.9 双转子陀螺仪消除摇摆误差的原理3.9.1 双转子摆式罗经3.9.2 双转子陀螺仪的运动微分方程3.9.3 双转子陀螺罗经的摇摆误差小结复习思考题第4章 电控罗经4.1 陀螺仪4.2 电磁摆与信号-力矩器4.2.1 电磁摆4.2.2 信号-力矩器4.3 传动过程及其电路系统4.4 方位仪工作状态4.4.1 静止基座4.4.2 基座运动对方位仪指向的影响4.4.3 直航等加速运动时的影响4.5 静基座无阻尼运动4.5.1 无阻尼运动的定义4.5.2 无阻尼运动方程4.5.3 平衡位置4.5.4 运动规律4.6 静基座阻尼运动4.6.1 阻尼运动方程4.6.2 平衡位置4.6.3 稳定条件4.6.4 运动规律4.6.5 电控罗经运动参数4.7 舰船匀速运动的影响4.7.1 平衡位置4.7.2 电控罗经的补偿4.8 舰船加速运动的影响4.8.1 加速度对电磁摆的影响4.8.2 电磁摆的止挡作用4.9 环航误差4.1 0舰船摇摆的影响4.1 0.1 电磁摆在无阻尼情况下电控罗经的摇摆误差4.1 0.2 强阻尼电磁摆克服摇摆误差的原理4.1 1状态转换及其补偿方法小结复习思考题第5章 激光陀螺仪5.1 光学陀螺仪的基础理论5.1.1 光的电场表述5.1.2 光波叠加分析5.1.3 光的干涉5.2 萨奈克效应5.2.1 环形光路的萨奈克效应5.2.2 萨奈克干涉仪与光学陀螺5.3 激光陀螺仪基本工作原理5.3.1 激光原理5.3.2 激光陀螺仪的测量原理5.3.3 激光陀螺仪的信号检测5.4 激光陀螺仪的发展、分类及特点5.4.1 激光陀螺仪的发展历史5.4.2 激光陀螺仪的发展趋势5.4.3 激光陀螺仪的分类5.5 激光陀螺仪的结构原理5.5.1 光强控制系统5.5.2 腔长控制系统5.5.3 闭锁效应及其消除方法5.5.4 机械抖动偏频5.5.5 抖动机构与抖动控制系统5.6 激光陀螺仪的误差特性5.6.1 零偏误差与稳流控制5.6.2 随机误差5.6.3 热漂移误差及其补偿5.6.4 其他误差5.7 激光陀螺仪的关键技术及其应用5.7.1 激光陀螺仪的关键技术5.7.2 激光陀螺仪在捷联式惯性导航系统中的应用小结复习思考题第6章 光纤陀螺仪6.1 概述6.1.1 光纤陀螺仪的发展历程6.1.2 光纤陀螺仪的特点及应用领域6.1.3 光纤陀螺仪的测量原理6.2 光纤陀螺仪的分类6.2.1 干涉式光纤陀螺仪6.2.2 谐振式光纤陀螺仪6.2.3 布里渊散射式光纤陀螺仪6.3 干涉式光纤陀螺仪的光路互易性及结构组成6.3.1 互易性的概念6.3.2 最小互易性光路结构6.3.3 闭环干涉式光纤陀螺仪的一般结构6.4 干涉式光纤陀螺仪的信号检测及组成结构6.4.1 光纤陀螺仪的相位偏置调制6.4.2 光纤陀螺仪的检测方案6.4.3 数字式闭环光纤陀螺仪的组成结构6.5 光纤陀螺仪的误差特性6.5.1 光纤陀螺仪的输出特点6.5.2 光纤陀螺仪的随机误差6.5.3 光纤陀螺仪的温度漂移6.6 光纤陀螺仪的应用与发展6.6.1 光纤陀螺仪的应用6.6.2 光纤陀螺仪在寻北仪中的应用6.6.3 光纤陀螺仪在捷联式惯性导航系统中的应用6.6.4 光纤陀螺仪的发展方向小结复习思考题第7章 微机械陀螺仪7.1 概述7.1.1 微机械陀螺仪的特点及分类7.1.2 微机械陀螺仪的发展概况7.2 微机械陀螺仪的工作原理7.2.1 科里奥利效应7.2.2 微机械陀螺仪的动力学分析7.2.3 微机械陀螺仪的驱动原理7.2.4 微机械陀螺仪的信号检测7.2.5 微机械陀螺仪的误差分析7.3 微机械陀螺仪的应用与实例7.3.1 微机械陀螺仪的应用7.3.2 微机械陀螺仪步行导航实例小结复习思考题第8章 半球谐振陀螺仪8.1 概述8.2 半球谐振陀螺仪的结构及工作原理8.2.1 半球谐振陀螺仪的结构8.2.2 半球谐振陀螺仪的工作原理8.2.3 半球谐振陀螺仪的动力学模型8.2.4 半球谐振陀螺仪的动力学方程求解8.2.5 半球谐振陀螺仪的工作模式8.3 半球谐振陀螺仪的应用8.3.1 半球谐振陀螺仪在宇航领域中的应用8.3.2 半球谐振陀螺仪在海上的应用8.3.3 半球谐振陀螺仪的研究与应用展望小结复习思考题第9章 陀螺仪的漂移及其测试9.1 陀螺仪漂移的基本概念9.1.1 自由陀螺仪的漂移9.1.2 单自由度陀螺仪的漂移9.2 陀螺仪的漂移测试伺服跟踪法9.2.1 伺服跟踪法的原理9.2.2 测速方法9.3.3 转台轴的取向9.3 漂移测试力矩反馈法9.3.1 力矩反馈法的原理9.3.2 陀螺仪相对地理坐标系的取向9.4 陀螺仪漂移的数学模型9.5 光学陀螺仪的误差及其标定方法9.5.1 光学陀螺仪的性能指标9.5.2 惯性元件的误差模型9.5.3 IMU组合标定9.5.4 惯性元件的误差补偿小结复习思考题参考文献
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