[發明專利]一種鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩定方法

有效

• 申請號: 201210545100.3
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103048925A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 付夢印;蘇中;鄧志紅;劉洪;劉寧;李擎
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;北京信息科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京市合德專利事務所 11244
• 代理人: 王文會;劉榜美

技術領域

本發明屬于角速率陀螺技術領域，具體涉及一種鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩定方法。

背景技術

陀螺作為敏感載體角運動的慣性器件，是慣性導航、制導的核心部件?；诟缡狭υ淼恼駝油勇菥哂兴械膽T性品質，其在慣性技術領域的地位越來越重要，已被人們當作新一代的慣性儀表而受到廣泛的關注。在科學技術發展和市場需求的推動下，各種振動陀螺相繼出現。

申請號為：ZL201010215745.1，發明名稱為“鐘形振子式角速率陀螺”的專利申請提供了一種鐘形振子式角速率陀螺，該鐘形振子式角速率陀螺是一種基于哥氏力原理的振動陀螺，其敏感器件為鐘形諧振子。目前，基于該鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩定方法，均是依靠經驗判斷法和試湊法得來的，設計的鐘形振子式角速率陀螺幅值穩定回路的響應時間難以控制、調試周期長、振幅穩定能力差，截止目前，還沒有一種系統描述鐘形振子式角速率陀螺的振型穩定方法。

發明內容

本發明為了克服經驗判斷法和試湊法設計的鐘形振子式角速率陀螺幅值穩定回路的響應時間難以控制、調試周期長、振幅穩定能力差等缺點，提出了一種全新的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩定方法。采用先進控制方法，結合狀態重構、濾波器設計、自適應控制和滑模變結構控制于一體，提高了鐘形振子式角速率陀螺幅值穩定程度，縮短了穩定時間，同時由于系統的自適應能力增強，大大縮短了鐘形振子幅值穩定回路的研發周期，從而縮短了整個鐘形振子式角速率陀螺開發的時間，為鐘形振子式角速率陀螺的合理設計提供了依據。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

利用參考模型和觀測到的鐘形振子x軸向信號和y軸向信號，計算鐘形振子運行誤差和誤差變化率；對x軸向信號、y軸向信號、振子運行誤差和運行誤差變化率進行集中濾波與狀態重構，重構出新狀態x軸向位移、y軸向位移、x軸向位移變化率、y軸向位移變化率、鐘形振子運行誤差和運行誤差變化率；根據給定系統輸入與重構的狀態，設計自適應滑模控制器，控制鐘形振子維持穩定振幅運動。除此之外，利用外界環境輸入傳感器，實時調整DDS輸出和參考模型，增強系統的環境適應性。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

（1）?本發明提供的鐘形振子式角速率陀螺振幅穩定方法利用先進控制理論，設計針對鐘形振子的基于模型參考狀態重構的自適應滑?？刂破鳎钛a了鐘形振子振幅穩定回路控制器設計的空白，為鐘形振子振幅穩定回路設計奠定了理論基礎；

（2）?本發明提供的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩定方法提高了驗證分析能力和準確性，為鐘形振子的合理設計提供了依據；

（3）?本發明提供的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩定方法，通過外界環境傳感器，實時調整DDS輸出和參考模型，增強系統的環境適應性；

（4）?本發明提供的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩定方法，可使陀螺控制回路的自適應能力增強，大大縮短了鐘形振子幅值穩定回路的研發周期，從而縮短了整個鐘形振子式角速率陀螺開發的時間，為鐘形振子式角速率陀螺的合理設計提供了依據。

附圖說明

圖1為鐘形振子式角速率陀螺振子結構設計方法流程圖；

具體實施方式

鐘形振子式角速率陀螺的原理是利用發生諧振的鐘形振子旋轉時引起的振型角度的進動，來確定陀螺基座繞慣性空間旋轉的角度。為使鐘形振子能產生環向波數n=2的理想振型，必須準確地控制鐘形振子的激振幅值，其穩定程度，將直接影響到鐘形振子式角速率陀螺的整體性能。因此我們要對鐘形振子式角速率陀螺的振幅穩定回路進行合理設計，使鐘形振子能夠產生理想振型，從而更好的敏感輸入角速率。

針對上述狀態方程描述，本發明提供的鐘形振子式角速率陀螺振幅穩定方法，具體實施方式如下：

本發明提供的鐘形振子式角速率陀螺振幅穩定方法的主要結構框圖如圖1所示。鐘形振子式角速率的狀態變量為：

，。

狀態空間模型如下：

其中，x為x軸向輸出位移；y為y軸向輸出位移；為x軸向輸出位移的導數；為y軸向輸出位移的導數；為x軸向控制力；為y軸向控制力；，，。