[發(fā)明專利]一種動力調諧陀螺儀解耦伺服控制回路

有效

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• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103543636A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 魏宗康;武俊勇;彭智宏
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G05B13/00
• 分類號: G05B13/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

技術領域

本發(fā)明涉及一種捷聯(lián)慣性測量裝置的伺服控制回路，尤其涉及一種動力調諧陀螺儀解耦伺服控制回路，屬于用于高精度角速度測量的航空、航天領域。

背景技術

動力調諧陀螺儀是一種用撓性元件對高速旋轉轉子構成萬向接頭式支承的兩自由度陀螺儀。在調諧轉速下，平衡環(huán)的動態(tài)力矩抵消了撓性支承德彈性約束力矩，使陀螺轉子成為不受約束的自由轉子，因此稱為動力調諧陀螺儀（簡稱動調陀螺儀）。

捷聯(lián)系統(tǒng)中應用的動調陀螺儀與載體固連，載體的角運動將直接加到陀螺儀上。由于開路狀態(tài)的動調陀螺儀只限于在小角度范圍內工作，因此在捷聯(lián)系統(tǒng)中應用的動力調諧陀螺儀，一定要將其輸出通過再平衡回路送到相應的力矩器，使陀螺儀工作于閉路狀態(tài)。在這種條件下，力矩器對轉子施加力矩，驅使轉子跟蹤殼體運動，動調陀螺儀的失調角始終保持在零附近，通過輸送到力矩器的電流（或電壓、脈沖頻率）來測量載體繞陀螺儀輸出軸的角速度。動調陀螺儀是一個兩自由度陀螺儀，其輸出環(huán)節(jié)和進動環(huán)節(jié)都存在交鏈和耦合。為設計方便，國內現(xiàn)有的動調陀螺儀伺服回路都簡化看作單輸入單輸出系統(tǒng)，但其缺點是由于沒有進行解耦會引起陀螺儀的高頻章動運動，使系統(tǒng)輸出噪聲較大。雖然此系統(tǒng)已在不同型號中得到應用，但隨著高精度角速度測量的需求越來越迫切，需重新展開對動調陀螺儀伺服回路的控制器設計。

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術解決問題：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種動力調諧陀螺儀伺服控制回路，本發(fā)明通過對陀螺儀兩個伺服回路之間的控制解耦以克服高頻章動運動，通過輸出解耦以消除兩個通道之間的輸出交鏈以提高系統(tǒng)的輸出精度。

本發(fā)明的技術解決方案：一種動力調諧陀螺儀解耦伺服控制回路，由一個陀螺儀、兩個力矩器、一個控制器和一個兩輸入輸出解耦器組成，當動力調諧陀螺儀的安裝載體沿動力調諧陀螺儀兩個輸入軸方向有角速度輸入時，動力調諧陀螺儀的殼體相對轉子在兩個輸入軸方向分別偏離一個角度從而產生兩路偏差信號，動力調諧陀螺儀兩個輸入軸上的傳感器分別檢測到兩路偏差信號并形成兩路電信號，控制器中的兩輸入控制解耦器將兩個傳感器形成的電信號進行解耦得到兩路電信號,兩路電信號作為控制器中二階積分環(huán)節(jié)和超前滯后環(huán)節(jié)的輸入量，控制器中二階積分環(huán)節(jié)和超前滯后環(huán)節(jié)的兩路輸出量分別反饋至與輸入電信號對應輸入軸正交方向上的力矩器，兩個力矩器根據反饋的電信號分別產生再平衡力矩使陀螺儀轉子進動以消除兩個輸入軸方向的偏差信號，控制器最終輸出的兩路電信號經過一個兩輸入輸出解耦器進行解耦，兩輸入輸出解耦器的解耦結果作為動力調諧陀螺儀的輸出結果，所述控制器由一個兩輸入控制解耦器、兩個相同的二階積分環(huán)節(jié)和兩個相同的超前滯后環(huán)節(jié)組成，控制器的傳遞函數(shù)為：