[發明專利]一種基于光纖陀螺的穩定平臺穩定方法

有效

• 申請號: 201210210150.6
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102692226A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 張文波;李建冬;聶光瑋
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 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

技術領域

本發明涉及一種穩定平臺穩定方法，特別是一種基于光纖陀螺的穩定平臺穩定方法。

背景技術

穩定平臺可在導彈武器系統的載體運動時使載車上的設備處于穩定控制中，能補償由于載體搖擺、顛簸運動所產生設備姿態的變化，保證其姿態不受載體運動的影響。根據采用穩定測量裝置的不同，目前的穩定方法有傾角傳感器穩定方法、液浮陀螺穩定方法及光纖陀螺穩定方法。采用傾角傳感器作為穩定元件的方法，是將傾角傳感器安裝在載體上，上位機通過采集傾角傳感器的角度來控制穩定平臺，此方法易受周圍環境的影響，穩定精度較差，另外，傾角傳感器價格較高，大部分穩定系統已不采用此方案。而液浮陀螺壽命短，穩定性和可靠性都不如光纖陀螺。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于光纖陀螺的穩定平臺穩定方法，解決采用傾角傳感器及液浮陀螺控制穩定平臺所帶來的精度低、穩定時間短的問題。

一種基于光纖陀螺的穩定平臺穩定方法，其具體步驟為：

第一步??搭建基于光纖陀螺的平臺穩定系統

基于光纖陀螺的平臺穩定系統，包括：載車、穩定平臺、上位機、陀螺信號采集電路、模數轉換電路、伺服驅動器、交流永磁同步電動機、光纖陀螺；交流永磁同步電動機置于穩定平臺外側，并與穩定平臺固定連接，光纖陀螺置于穩定平臺外側平面處，并與穩定平臺固定，穩定平臺置于載車中部，并與載車固定。光纖陀螺與陀螺信號采集電路雙向連接，陀螺信號采集電路與上位機雙向連接，上位機與模數轉換電路雙向連接，模數轉換電路與伺服驅動器雙向連接，伺服驅動器與交流永磁同步電動機雙向連接。

第二步?陀螺信號采集電路采集光纖陀螺信號并將光纖陀螺信號送給上位機

當載車姿態變化時產生的干擾力矩作用于穩定平臺時，引起穩定平臺產生附加的角速度輸出，光纖陀螺敏感穩定平臺產生的附加角速度信息，光纖陀螺的輸出電壓經陀螺信號采集電路輸入到上位機。由于光纖陀螺輸出的信號中含有非平穩隨機噪聲：

????????????????????????????（1）

其中：為光纖陀螺測量的速度信號，為光纖陀螺轉速真實信號，為非平穩隨機噪聲信號。

陀螺信號采集電路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：

確定巴特沃斯低通濾波器的數字邊緣頻率：

?????????????????????????????（2）

???????????????????????????????（3）

其中，為通帶邊緣角頻率，為阻帶邊緣角頻率，為通帶對應的頻率，為-25dB對應的阻帶邊緣頻率，為數據采樣頻率。

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：

????????????????????????（7）

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

然后確定二階低通巴特沃斯低通濾波器傳遞函數：

?????????????????????????（8）

將二階低通巴特沃斯濾波器傳遞函數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據，為濾波前光纖陀螺速度信號，、、、、離散化后得到的常數。

第三步??模數轉換電路將穩定控制信號輸出給伺服驅動器

上位機根據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轉換電路輸出到伺服驅動器，伺服驅動器根據模數轉換電路輸出電壓的幅值來控制交流永磁同步電動機的轉動信號，保證交流永磁同步電動機按設定的速度轉動，輸出電壓的幅值與交流永磁同步電動機速度的線性對應關系為：

?-10V???→??0V????→???+10V