[發(fā)明專利]一種基于光纖陀螺的穩(wěn)定平臺穩(wěn)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210210150.6
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102692226A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文波;李建冬;聶光瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 北京機械設(shè)備研究所
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

1.一種基于光纖陀螺的穩(wěn)定平臺穩(wěn)定方法，其特征在于具體步驟為：

第一步??搭建基于光纖陀螺的平臺穩(wěn)定系統(tǒng)

基于光纖陀螺的平臺穩(wěn)定系統(tǒng)，包括：載車（8）、穩(wěn)定平臺（6）、上位機（1）、陀螺信號采集電路（3）、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（2）、伺服驅(qū)動器（4）、交流永磁同步電動機（5）、光纖陀螺（7）；交流永磁同步電動機（5）置于穩(wěn)定平臺（6）外側(cè)，并與穩(wěn)定平臺（6）固定連接，光纖陀螺（7）置于穩(wěn)定平臺（6）外側(cè)平面處，并與穩(wěn)定平臺（6）固定，穩(wěn)定平臺（6）置于載車（8）中部，并與載車（8）固定；光纖陀螺（7）與陀螺信號采集電路（3）雙向連接，陀螺信號采集電路（3）與上位機（1）雙向連接，上位機（1）與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（2）雙向連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（2）與伺服驅(qū)動器（4）雙向連接，伺服驅(qū)動器（4）與交流永磁同步電動機（5）雙向連接；

第二步?陀螺信號采集電路（3）采集光纖陀螺信號并將光纖陀螺信號送給上位機（1）

當(dāng)載車（8）姿態(tài)變化時產(chǎn)生的干擾力矩作用于穩(wěn)定平臺（6）時，引起穩(wěn)定平臺（6）產(chǎn)生附加的角速度輸出，光纖陀螺（7）敏感穩(wěn)定平臺（6）產(chǎn)生的附加角速度信息，光纖陀螺（7）的輸出電壓經(jīng)陀螺信號采集電路（3）輸入到上位機；由于光纖陀螺（7）輸出的信號中含有非平穩(wěn)隨機噪聲：

????????????????????????????（1）

其中：為光纖陀螺（7）測量的速度信號，為光纖陀螺（7）轉(zhuǎn)速真實信號，為非平穩(wěn)隨機噪聲信號；

陀螺信號采集電路（3）將采集到的光纖陀螺信號采用巴特沃斯低通濾波器進行數(shù)字濾波處理，從而將噪聲中的信號提取出來；確定巴特沃斯低通濾波器濾波過程如下：

首先確定巴特沃斯低通濾波器的階數(shù)：

確定巴特沃斯低通濾波器的數(shù)字邊緣頻率：

?????????????????????????????（2）

???????????????????????????????（3）

其中，為通帶邊緣角頻率，為阻帶邊緣角頻率，為通帶對應(yīng)的頻率，為-25dB對應(yīng)的阻帶邊緣頻率，為數(shù)據(jù)采樣頻率；

則阻帶邊緣增益為：

???????????????????????????????（4）

其中，；

確定巴特沃斯低通濾波器的模擬邊緣頻率：

????????????????????????????（5）

???????????????????????????（6）

其中，為通帶模擬邊緣頻率，為阻帶模擬邊緣頻率；

巴特沃斯低通濾波器所需的階數(shù)：

????????????????????????（7）

將公式（4）、（5）、（6）的參數(shù)帶入公式（7）得到巴特沃斯低通濾波器階數(shù)，取；

然后確定二階低通巴特沃斯低通濾波器傳遞函數(shù)：

?????????????????????????（8）

將二階低通巴特沃斯濾波器傳遞函數(shù)離散化后得到二階低通巴特沃斯濾波器的差分方程為：

??????????（9）

式中：為濾波后的光纖陀螺速度數(shù)據(jù)，為濾波前光纖陀螺速度信號，、、、、離散化后得到的常數(shù)；

第三步??模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（2）將穩(wěn)定控制信號輸出給伺服驅(qū)動器（4）

上位機（1）根據(jù)處理后的光纖陀螺速度信號，將控制算法運算后的電壓值通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（2）輸出到伺服驅(qū)動器（4），伺服驅(qū)動器（4）根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（2）輸出電壓的幅值來控制交流永磁同步電動機（5）的轉(zhuǎn)動信號，保證交流永磁同步電動機（5）按設(shè)定的速度轉(zhuǎn)動，輸出電壓的幅值與交流永磁同步電動機（5）速度的線性對應(yīng)關(guān)系為：

?-10V???→??0V????→???+10V

-3000r/min??→?0r/min???→??+3000r/min?????????????????（10）

第四步??伺服驅(qū)動器（4）帶動交流永磁同步電動機（5）轉(zhuǎn)動

伺服驅(qū)動器（4）根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（2）輸出電壓幅值產(chǎn)生逆變電壓信號，逆變電壓信號輸入到交流永磁同步電動機（5）的定子中，使交流永磁同步電動機（5）轉(zhuǎn)動；

第五步??交流永磁同步電動機（5）帶動穩(wěn)定平臺（6）運動

交流永磁同步電動機（5）轉(zhuǎn)動時帶動穩(wěn)定平臺（6）運動，使穩(wěn)定平臺（6）產(chǎn)生相反方向的力矩來平衡外部的干擾力矩，使穩(wěn)定平臺（6）保持穩(wěn)定；

至此，實現(xiàn)了基于光纖陀螺的穩(wěn)定平臺穩(wěn)定。