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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 周傳心 | |
| dc.contributor.author | Chih-Heng Tsou | en |
| dc.contributor.author | 鄒治恆 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-06-08T05:23:30Z | - |
| dc.date.copyright | 2005-07-30 | |
| dc.date.issued | 2005 | |
| dc.date.submitted | 2005-07-25 | |
| dc.identifier.citation | 參考文獻
[1] W. H. Quick, 1964. “Theory of the Vibration String as an Angular Motion Sensor”, Transactions ASME, J. Appl. Mech. ,Sept. , pp. 523-534 [2] A. Lawrence, 1993. Modern Inertial Technology Navigation Guidance and Control, Springer-Verlog, New York, 1993. [3] G. H. Bryan, 1890. “On the Beats in the Vibrations of a Revolving Cylinder or Bell”, Proc. Cambridge Philos. Soc., Vol. VII, Nov. 24, pp. 101-111. [4] Friedland, Bernard and Maurice F. Hutton. 1978. “Ellipticity control system for angular displacement sensor”, U.S. Patent No. 4,079,630, Mar. 21, 1978. [5] C. O. Chang, J. J. Hwang and C. S. Chou, 1996. “Modal Procession of a Rotating Hemispherical Shell” ,International Journal of Solids and Structures, Vol. 33, No. 19, pp.2739-2757. [6] C. S. Chou, C. O. Chang and J. J. Huang, 1996. “The Vibration of a Rotating Hemispherical Shell Excited by Electrostatic Field”, International Journal of Applied Electromagnetics in Materials, Vol. 7, No. 2, pp. 21-42. [7] C. S. Chou, C. O. Chang and J. J. Huang, 1999. “Vibration of a Hemispherical Shell Gyro Excited by an Electrostatic Field”, International Journal of Applied Electromagnetics in Materials, Vol. 10, No. 4, pp. 425-49. [8] C. S. Chou and C. O Chang, 1997. “Modal Precession of a Hemispherical Shell Gyro Excited by Electrostatic Field”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 36, No. 11, pp. 7073- 7081. [9] Friedland, Bernard and Maurice F. Hutton. 1976. “Control system for angular displacement sensor”, U.S. Patent 3,992,952, Nov. 23,1976. [10] Friedland, Bernard and Maurice F. Hutton. 1978. “Ellipticity control system for angular displacement sensor”, U.S. Patent No. 4,079,630, Mar. 21, 1978. [11] A. E. H. Love, 1927. A Treatise on the mathematical theory of elasticity, New York, McGraw-Hill. [12] S. C. Huang, and W. Soedel, 1988. “On the Forced Vibration of Simply Supported Rotating Cylindrical Shells”, J. Acoust. Soc. Am. 84(1), Jul., pp. 275-285. [13] B. J. Gallacher, J. S. Burdess, and A. J. Harris, 2001. “Principles of a Three-Axis Vibrating Gyroscope”, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 37, No. 4 Oct. 2001 [14] 謝發華,2001,壓電驅動半圓球殼振動陀螺儀原理與誤差分析, 國立台灣大學應用力學研究所博士論文 [15] S. P. Timoshenko, and J. N. Goodier, (1970) Theory of Elasticity. New York:McGraw-Hill, 1970 [16] D. L.Thomas, (1979) Dynamics of rotationally periodic structures. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 14(1987), 81-102 [17] 吳朗,電子陶瓷：壓電陶瓷, 全欣,民國83年12月 [18] 陳精一, ANSYS 7.0電腦輔助工程實務分析(附範例光碟片) ,全華,2004年02月11日 [19] 陳精一,蔡國忠,電腦輔助工程分析：ANSYS使用指南：全華，2000 [20] 夸克工作室,洪慶章,劉清吉,郭嘉源, ANSYS教學範例, 知城, 2001 年 12 月 01 日 [21] D. J. Ewins, “ Modal Testing：Theory and Practice” , Research Studies Press LTD., 1984. [22] N. W. Hagood and A. von Flotow, “Damping of Structural Vibration with Piezoelectric Materials and Passive Electrical Networks”, Space Engineering Research Center Massachusetts Institute of Technology, Journal of Sound and Vibration, Vol. 146(2), pp. 243-268, 1991. [23] R. Schaumann and E. Van Valkenburg Mac (2001) Design of Analog Filter. New York:OXFORD,2001 | |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/24369 | - |
| dc.description.abstract | 本文之主要目的在探討設計出一個於判定角速度與感測電壓間具有一定線性程度的環形陀螺儀。並以壓電材料作為環形陀螺儀之驅動器與感測器。
於本文中，首先以數值分析方法模擬圓環之模態及其對應之共振頻率以確定其振動行為，再利用持振圓環於旋轉時受科氏力作用所造成之模態漂移現象，以振動陀螺儀之力平衡(force-to-balance)模式，設計出一套控制迴路用以量測陀螺儀之角速度，找出角速度與感測電壓間之線性關係，最後再對本文之實驗結果作一整理，對其貢獻作一概述並提出一些建議以方便此型陀螺儀之改良。 | zh_TW |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-08T05:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-94-R92543043-1.pdf: 1608008 bytes, checksum: 4ffb10f62e0eb167417a2c128accd193 (MD5) Previous issue date: 2005 | en |
| dc.description.tableofcontents | 目 錄
誌謝……………………………………………………………………….i 中文摘要…………………………………………………………………ii 目錄……………………………………………………………………..iii 圖目錄……………………………………………………………....….. vi表目錄…………………………………………………………………....x 第一章 導論............................................................................................1 1.1 前言…………………………………………………………...1 1.2 文獻回顧………………………………………………...……1 1.3 本文目的與內容簡介………………………………...………3 第二章 環形陀螺儀之振動及控制原理………………………………6 2.1 環形陀螺儀運動方程式之推導與自然共振頻率…………...6 2.1.1 圓環之動能……………………………………………..9 2.1.2 圓環的應能………………………..……………..……10 2.1.3 圓環支撐的勁度與應變能……………………..……..12 2.1.4 圓環的運動方程式與自然共振頻……………………15 2.2 振動陀螺儀力平行衡量測模式及其角速度量測………….16 2.2.1 力平衡量測模式的振動控制…………………………17 2.2.2 力平衡量測模式時的角速度量測……………………20 2.3 壓電陶瓷材料驅動與感測之特性………………………….20 2.4 環形陀螺儀振動模態之數值分析……………………….…23 2.5 回授激發持振迴路原理與控制…………………………….32 2.5.1 作動原理………………………………………………32 2.5.2 RC相移器……………………………………………..34 2.5.3 0°~180°相位落後之相移……………………………...35 2.6 抑制節點振動迴路原理與控制…………………………….36 第三章 環形陀螺儀之實驗架構與實驗結果 ………………………38 3.1 環形陀螺儀之模態測試……...……………………………..39 3.2 環形陀螺儀各感測器與致動器之相位關係量測………….47 3.3 回授激發持振迴路之設計與控制………………………….49 3.4 帶通濾波器(Band Pass Filter)之設計…………………..…..53 3.5 抑制節點振動迴路之設計與控制………………………….60 3.6 節點振幅自然衰減之實驗架構…………………………….62 3.7 環形陀螺儀轉動時，抑制迴路輸入端電壓量化關係之實驗架構………………………………………………………….63 3.8 環形陀螺儀轉動時節點電壓信號之處理………………….66 第四章 轉動圓環實驗結果與討論...........................68 4.1 由節點振幅之自然衰減圖說明模態之漂移……………….68 4.2 抑制節點振動迴路之控制效果…………………………….71 4.3 環形陀螺儀旋轉時節點振幅電壓量測值與角速度之關係.............................................................................................73 第五章 結論與展望..............................................................................77 參考文獻………………………………………………………………..80 符號說明………………………………………………………………..84 圖目錄 圖(2-1) 環形陀螺儀之架構簡圖………………………………………7 圖(2-2) 座標系統………………………………………………………7 圖(2-3) 因圓環在平面上之振動所施加於支撐 之彎矩(applied moment)圖……………………………………..……………12 圖(2-4) 因圓環在平面上之振動所產生之彎矩(banding moments)圖………………………………………………...…………...13 圖(2-5) 力平衡量測模式的結構配置..................................................18 圖(2-6) 縱向(即3-3方向)振動時的壓電片………………………….22 圖(2-6) 模擬分析時之模型架構圖……………………………..……23 圖(2-7) 圓環剛體運動下之模態振形圖……………………………..26 圖(2-8) 圓環剛體運動下之模態振度圖……………………………..26 圖(2-9) 圓環剛體運動下之模態振度向量圖……………………...….27 圖(2-10) 第一共振頻率之模態振形圖………………………………27 圖(2-11) 第一共振頻率之模態振度圖………………………………28 圖(2-12) 第一共振頻率之模態振度向量圖…………………………28 圖(2-13) 第二共振頻率之模態振形圖………………………………29 圖(2-14) 第二共振頻率之模態振度圖………………………………29 圖(2-15) 第二共振頻率之模態振度向量圖…………………………30 圖(2-16) 第三共振頻率之模態振形圖………………………………30 圖(2-17) 第三共振頻率之模態振度圖………………………………31 圖(2-18) 第三共振頻率之模態振度向量圖…………………………31 圖(2-19) 壓電片位於圓環之位置編號示意圖………………………32 圖(2-20) 持振迴路相位補償流程圖…………………………………33 圖(2-21) 持振迴路相位變化圖………………………………………34 圖(2-22) RC相移器…………………………………………………..34 圖(2-23) 0°∼180°相位落後之RC相移器…………………………..36 圖(2-24) 抑制節點振動迴路相位補償流程圖………………………37 圖(2-25) 抑制節點振動迴路相位變化圖……………………………37 圖(3-1) 環形陀螺儀之實際架構圖…………………………………..40 圖(3-2) 圓環上側視圖………………………………………………..41 圖(3-3) 圓環側視圖…………………………………………………..41 圖(3-4) 模態測試實驗架構示意圖…………………………………..43 圖(3-5) 環形陀螺儀之頻率響應圖(1~20kHz)………………….……45 圖(3-6) 環形陀螺儀之相位圖(1~20kHz)…………………………….45 圖(3-7) 第一共振頻之頻率響應圖(3221.4~3222.1Hz)……………...46 圖(3-8) 第一共振頻之相位圖(3221.4~3222.1Hz)…………………...46 圖(3-9) 壓電片間之相位關係圖（一）………………………………..48 圖(3-10) 壓電片間之相位關係（二）…………………………......…..48 圖(3-11) 壓電片編號及位置示圖……………………………………49 圖(3-12) 回授激發持振迴路架構圖…………………………………50 圖(3-13) 1號與5號壓電片於第一共振頻之頻譜圖……………..….52 圖(3-14) 1號與5號壓電片於第一共振頻之相位差值圖…….….….52 圖(3-15) 帶通濾波器電路圖……………………………...………….55 圖(3-16) 帶通濾波器之頻率響應圖(P-Spice模擬)…………….……56 圖(3-17) 帶通濾波器之相位圖(P-Spice 模擬)………………………56 圖(3-18) 帶通濾波器之頻率響應圖（實驗分析）……………………57 圖(3-19) 帶通濾波器之相位圖（實驗分析）…………………..……..57 圖(3-20) 調整補償相位之實驗架構圖…………...………………….58 圖(3-21) 後段電路補償相位之頻率響應圖…………………………59 圖(3-22) 後段電路補償相位之相位圖…………………...………….59 圖(3-23) 抑制節點振動迴路架構圖……………………………...….60 圖(3-24) 2號與6號壓電片第一共振頻之頻譜圖……………...……61 圖(3-25) 2號與6號壓電片第一共振頻之相位差值圖……………...61 圖(3-26) 節點振幅自然衰減之實驗架構圖…………………………63 圖(3-27) 圓環順逆時針旋轉時，抑制電路輸入端電壓關係 之實驗架構圖……………………………………..………..64 圖(3-28) 圓環順逆時針旋轉時，抑制電路輸入端電壓量化關係 之實驗架構圖…………………………………...………….65 圖(2-29) 實驗設備圖……………………………………………...….66 圖(3-30) 半波整流電路………………………………………………67 圖(4-1) 模態漂移之自然衰減轉動瞬間與未轉動之比較圖………..69 圖(4-2) 節點自然衰減之包絡線圖…………………………………..69 圖(4-3) 未轉動前之衰減包絡線……………………………………..70 圖(4-4) 轉動後之衰減包絡線………………………………….…….70 圖(4-5) 圓環持振未轉動時，抑制電路作動對節點振幅之影響…....71 圖(4-6) 抑制節點振動迴路作動時之節點振幅抑制效能圖……..…73 圖(4-7) 順時針轉動下節點回授端之電壓值……………………......74 圖(4-8) 逆時針旋轉下節點回授端之電壓值………………………..74 圖(4-9) 逆時針旋轉下節點回授端之電壓值（取絕對值後）………..75 圖(4-10) 正逆轉下節點電壓變化與角速度之關係圖……………....76 表目錄 表(2-1) 模擬分析之材料係數一覽表………………………..………23 表(2-2) 圓環於平面上前三個振動模態與其對之自然共振頻率.….24 表(3-1) 環形陀螺儀之尺寸規格及材料係數…...…………………...40 表(3-2) 陶瓷壓電片規格……………………………………..………42 表(3-3) 模態測試前三個自然共振頻理論值與實驗值之比較….….44 表(3-4) 帶通濾波電路模擬電路與實際電路中心頻率其相位之比較……………………………………………………………..58 表(4-1) 節點振幅自然衰減之實驗條件..............................................68 表(4-2) 抑制節點振動迴路控制效果之實驗條件………………......72 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 陀螺儀 | zh_TW |
| dc.subject | gyro | en |
| dc.title | 力平衡式環形陀螺儀之研製 | zh_TW |
| dc.title | Study on Force Balance Type Vibratory
Ring Gyro | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 93-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 張家歐,謝發華 | |
| dc.subject.keyword | 陀螺儀, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | gyro, | en |
| dc.relation.page | 87 | |
| dc.rights.note | 未授權 | |
| dc.date.accepted | 2005-07-25 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 應用力學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 應用力學研究所 | |
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