随着国内机抖环形激光陀螺(以下简称“DRLG”)技术成熟度的不断提高,机抖环形激光陀螺捷联惯导系统(以下简称“惯导系统”或“系统”)在国内惯性技术领域的应用越来越广泛,而DRLG特有的机械抖动特性使其在惯性测量单元(以下简称“IMU”)中必然存在抖动耦合误差。抖动耦合误差的特性分析及抑制方法研究对于进一步提高惯导系统精度具有非常重要的作用。作者根据硬捷联和软捷联两类惯导系统的动力学特点,开展各自的抖动耦合误差特性分析,重点研究IMU在抖动激励下的耦合响应特性,提出“四心合一”的IMU设计准则抑制抖动耦合误差。论文主要完成以下研究工作:a)推导IMU及惯导系统抖动耦合误差的传递公式,建立IMU及惯导系统的动力学模型,利用有限元等数值分析手段进行特性验证;重点模拟不同结构参数对抖动耦合运动响应的影响,实现复杂结构和多激励源的耦合响应数值仿真分析,构建耦合响应的多参数仿真研究平台。b)进行硬捷联式惯导系统抖动耦合误差及抑制方法研究。硬捷联惯导系统的惯性器件通过一系列的刚性联接与载体捷联。“硬捷联”时DRLG存在抖动能量传递范围大,比例高,受外部环境影响大等问题,影响DRLG抖动偏频消除锁区的运动规律,会导致DRLG零偏的常值项和随机项均会明显增加。通过对硬捷联IMU及惯导系统的动力学参数进行优化,并提出采用外部振动隔离手段来解决硬捷联样机惯性件零偏常值误差随载体环境变化而变化的问题,有效地抑制其抖动耦合误差。c)进行软捷联惯导系统抖动耦合误差及抑制方法研究。“软捷联”通过减振器隔离IMU与基座之间的抖动耦合能量传递,将DRLG的耦合振动限定在IMU范围内,形成相对稳定的动力学模态。软捷联惯导系统抖动耦合误差的主要原因就来自于减振之后的IMU随DRLG抖动而导致的伪圆锥运动,其响应幅值一方面受DRLG抖动频率与减振系统角振动频率之间频率比的影响,另一方面则受DRLG于IMU之间惯量比的影响。重点研究减振器布局对伪圆锥运动的影响,获得优化的减振布局方案。还针对现有DRLG振子存在的高阶谐振频率与其抖动频率比值不高,容易产生敏感轴偏移误差,提出新的振子结构形式,极大地提高其频率比。最后结合某高精度样机试制,提出了四心合一”的设计准则,实现了IMU的抖动耦合误差优化抑制,并结合质量、体积等进行优化设计,验证抖动耦合抑制方法的有效性。作者以提高惯导系统中器件精度为目的,从系统动力学特性、DRLG内部结构等多个方面进行研究,采用理论分析与有限元数值仿真相结合的方法,分析抖动耦合误差产生的机理,提出相应的误差抑制方法并通过试制样机验证。论文的研究成果对于提高DRLG捷联惯性系统,尤其是高精度惯性系统的结构动力学特性具有重要的理论意义和实用价值。