[發(fā)明專利]一種激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動(dòng)選模方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310675492.X
• 申請(qǐng)日: 2013-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN104713557A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈均;魏學(xué)東;孫紅梅;雷建軍;藺立泳;張鵬宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)第六一八研究所
• 主分類號(hào): G01C21/18
• 分類號(hào): G01C21/18;G01C19/72
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于慣性技術(shù)，涉及一種激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動(dòng)選模方法。

背景技術(shù)

激光慣導(dǎo)系統(tǒng)以激光陀螺為核心部件，為測量載體提供高精度(角秒級(jí))角位置和角速率信號(hào)，無論在航天航空,還是在其它技術(shù)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。激光陀螺必須通過控制系統(tǒng)使其工作在諧振態(tài)下才能發(fā)揮出其高精度的測角性能，而在特定的工作環(huán)境下，在穩(wěn)頻系統(tǒng)的控制下可以出現(xiàn)多個(gè)諧振模態(tài)，這些模態(tài)對(duì)應(yīng)陀螺諧振時(shí)不同的光腔長度，同時(shí)也是陀螺直流光強(qiáng)的局部最大點(diǎn)。本發(fā)明主要目的為了解決以前陀螺穩(wěn)頻控制系統(tǒng)存在的缺陷，以前的選模操作是在陀螺啟動(dòng)后，直接給穩(wěn)頻控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)施加一個(gè)固定的控制電壓，通過閉環(huán)控制最終鎖定一個(gè)模態(tài)。這種方式存在幾個(gè)問題，一是鎖定的模態(tài)是隨機(jī)的，存在穩(wěn)頻溢出的風(fēng)險(xiǎn)；二是由于非諧振模態(tài)局部光強(qiáng)極大值的存在會(huì)干擾穩(wěn)頻系統(tǒng)，導(dǎo)致穩(wěn)頻工作在這些區(qū)域上，陀螺表現(xiàn)出性能嚴(yán)重衰減。本發(fā)明涉及的自動(dòng)選模方法很好地解決了這個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動(dòng)選模方法，為激光慣導(dǎo)系統(tǒng)的核心部件—激光陀螺選擇合適的初始設(shè)模信號(hào)，以確保其工作在理想的諧振模態(tài)上。

本發(fā)明的總體思路為：在慣導(dǎo)系統(tǒng)初始上電的時(shí)刻，控制穩(wěn)頻系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)連續(xù)掃模（即通過連續(xù)改變壓電執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制電壓，使陀螺光腔長度發(fā)生連續(xù)的形變），同時(shí)采集陀螺直流光強(qiáng)響應(yīng)，根據(jù)光強(qiáng)響應(yīng)的數(shù)據(jù)確定合適的光強(qiáng)門限P0，然后以固定步長進(jìn)行掃模，過程中采用數(shù)據(jù)滑動(dòng)的方式記錄P1、P2、P3三個(gè)相鄰步長對(duì)應(yīng)的直流光強(qiáng)響應(yīng)值，根據(jù)光強(qiáng)門限P0和采集到的三個(gè)光強(qiáng)值，依照一定的邏輯關(guān)系循環(huán)判斷，直到找到第三個(gè)諧振模態(tài)（陀螺工作模態(tài)一般設(shè)計(jì)為5至6個(gè)，取第三個(gè)基本為壓電執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作范圍的中間值）。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動(dòng)選模方法，其特征為所述方法包括以下步驟：

步驟一：激光慣導(dǎo)系統(tǒng)啟動(dòng)以后，以固定步長遞增的方式給陀螺穩(wěn)頻控制壓電陶瓷執(zhí)行機(jī)構(gòu)施加掃模控制信號(hào)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生連續(xù)形變推動(dòng)反射鏡完成激光陀螺的掃模過程，同時(shí)通過采集到的光強(qiáng)信號(hào)得到掃模范圍內(nèi)的光強(qiáng)響應(yīng)的極大和極小值；

步驟二：根據(jù)光強(qiáng)響應(yīng)極值計(jì)算光強(qiáng)門限P0；

步驟三：重新開始二次掃模，在掃模過程中，采用數(shù)據(jù)滑動(dòng)的方式實(shí)時(shí)記錄三個(gè)相鄰步長對(duì)應(yīng)的直流光強(qiáng)響應(yīng)值P1、P2、P3，并且當(dāng)同時(shí)滿足以下三個(gè)條件：P2-P1>5、P3-P2>5、P2>P0，表明找到了第一個(gè)模態(tài)，記錄N=1；

步驟四：掃模控制信號(hào)遞增300個(gè)碼值以后，重復(fù)步驟三找到第二個(gè)模態(tài)，記錄N=2時(shí)；

步驟五：掃模控制信號(hào)遞增300個(gè)碼值以后，重復(fù)步驟三找到第三個(gè)模態(tài)，記錄N=3時(shí)結(jié)束，同時(shí)記錄當(dāng)前的控制信號(hào)碼值。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動(dòng)選模方法，系統(tǒng)每次啟動(dòng)都先進(jìn)行開環(huán)掃模，根據(jù)掃模結(jié)果設(shè)定工作模態(tài)后再進(jìn)入穩(wěn)頻閉環(huán)工作狀態(tài)，防止因時(shí)效引起的陀螺諧振模形態(tài)變化造成選模失敗，提高了系統(tǒng)選模的可靠性；系統(tǒng)啟動(dòng)后，完成自動(dòng)選模過程僅需要10秒左右，不影響慣導(dǎo)系統(tǒng)的準(zhǔn)備時(shí)間，選模的快速性好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動(dòng)選模方法一種具體實(shí)施方式的邏輯圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明。

參見圖1，本發(fā)明激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動(dòng)選模方法的一種具體實(shí)施方式如下：

1)以碼值4為固定步長遞增的方式給陀螺穩(wěn)頻控制壓電陶瓷執(zhí)行機(jī)構(gòu)施加掃模控制信號(hào)，掃模控制信號(hào)變化碼值范圍為0～3000，執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生連續(xù)形變推動(dòng)反射鏡完成激光陀螺的掃模過程，同時(shí)通過采集到的光強(qiáng)信號(hào)得到掃模范圍內(nèi)的光強(qiáng)響應(yīng)的極大Pmax和極小值Pmin；

2)根據(jù)光強(qiáng)響應(yīng)極值計(jì)算光強(qiáng)門限P0=（Pmax+Pmin）/2；

3)重新開始二次掃模，在掃模過程中，采用數(shù)據(jù)滑動(dòng)的方式實(shí)時(shí)記錄三個(gè)相鄰步長對(duì)應(yīng)的直流光強(qiáng)響應(yīng)值P1、P2、P3，并且當(dāng)同時(shí)滿足以下三個(gè)條件：P2-P1>5、P3-P2>5、P2>P0，表明找到了第一個(gè)模態(tài)，記錄N=1；

4)掃模控制信號(hào)遞增300個(gè)碼值以后，重復(fù)步驟三找到第二個(gè)模態(tài)，記錄N=2時(shí)；

5)掃模控制信號(hào)遞增300個(gè)碼值以后，重復(fù)步驟三找到第三個(gè)模態(tài)，記錄N=3時(shí)結(jié)束，同時(shí)記錄當(dāng)前的控制信號(hào)碼值。

某型飛機(jī)用激光慣導(dǎo)已采用本發(fā)明提供的自動(dòng)選模方法，實(shí)現(xiàn)了預(yù)想的結(jié)果。以步長碼值4從0到3000遞增進(jìn)行掃模，掃模捕獲的模數(shù)量不少于5個(gè)，根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出的光強(qiáng)門限有效防止了穩(wěn)頻系統(tǒng)工作在非諧振態(tài)的局部光強(qiáng)極值點(diǎn)上，同時(shí)能夠準(zhǔn)確鎖定在第三個(gè)模態(tài)上，避免了全溫度范圍工作穩(wěn)頻溢出的問題，從多套產(chǎn)品的調(diào)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)看，本發(fā)明提供的方法有效解決了舊方法的缺陷，成功率為100%。