[發(fā)明專利]一種數(shù)字陀螺穩(wěn)定平臺(tái)在線頻率特性軟測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710813338.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN107607114B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭荻;閆光亞;趙友;楊曉鶯;趙啟坤;劉凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號(hào): G01C21/18
• 分類號(hào): G01C21/18;G01C25/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

1.一種數(shù)字陀螺穩(wěn)定平臺(tái)在線頻率特性軟測(cè)試方法，其特征在于：所述數(shù)字陀螺穩(wěn)定平臺(tái)本體位于整個(gè)三軸數(shù)字陀螺穩(wěn)定平臺(tái)上面三分之二部分，完成慣性數(shù)據(jù)采集；平臺(tái)本體采用平臺(tái)臺(tái)體+三軸兩框架結(jié)構(gòu)，即平臺(tái)臺(tái)體通過臺(tái)體軸承安裝在內(nèi)環(huán)框架上、內(nèi)環(huán)框架通過內(nèi)環(huán)軸承安裝在外環(huán)框架上、外環(huán)框架通過外環(huán)軸承安裝于系統(tǒng)箱體上；臺(tái)體軸、內(nèi)環(huán)軸、外環(huán)軸三軸安裝方向相互正交，構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系，在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中定義三軸的初始位置為慣性空間， 臺(tái)體軸、內(nèi)環(huán)軸和外環(huán)軸的正向軸承一端均安裝姿態(tài)角傳感器用于測(cè)量框架轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，負(fù)向軸承一端均安裝直流力矩電機(jī)用于支承框架轉(zhuǎn)動(dòng)；平臺(tái)臺(tái)體包括臺(tái)體陀螺儀、內(nèi)環(huán)陀螺儀和外環(huán)陀螺儀，臺(tái)體陀螺儀安裝方向與臺(tái)體軸正向重合、內(nèi)環(huán)陀螺儀安裝方向與內(nèi)環(huán)軸正向重合、外環(huán)陀螺儀安裝方向與外環(huán)軸正向重合，即三個(gè)陀螺儀的敏感軸方向與各框架軸重合；具體測(cè)試步驟如下：

1)測(cè)試PC機(jī)中設(shè)定頻率特性測(cè)試參數(shù)，測(cè)試參數(shù)經(jīng)1553B總線下發(fā)給數(shù)字陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的主控電路板；

2)主控電路板FPGA接收到測(cè)試參數(shù)后，置相應(yīng)的數(shù)據(jù)有效標(biāo)志，穩(wěn)定回路計(jì)算機(jī)查詢讀取；

3)穩(wěn)定回路計(jì)算機(jī)接收到測(cè)試參數(shù)后，依據(jù)測(cè)試參數(shù)產(chǎn)生正弦激勵(lì)信號(hào)源數(shù)據(jù)，注入到待檢測(cè)數(shù)字陀螺穩(wěn)定平臺(tái)中；

4)穩(wěn)定回路計(jì)算機(jī)采集待檢測(cè)數(shù)字陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器FIFO中；

5)將輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)通過1553B總線上傳到測(cè)試PC機(jī)中，在測(cè)試PC機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，得到幅頻特性曲線和相頻特性曲線；

所述步驟1)中在測(cè)試PC機(jī)中所設(shè)定的頻率特性測(cè)試參數(shù)包括待測(cè)的穩(wěn)定回路，包括臺(tái)體穩(wěn)定回路、臺(tái)體姿態(tài)角0°時(shí)內(nèi)環(huán)穩(wěn)定回路、臺(tái)體姿態(tài)角90°時(shí)內(nèi)環(huán)穩(wěn)定回路、臺(tái)體姿態(tài)角0°時(shí)外環(huán)穩(wěn)定回路和臺(tái)體姿態(tài)角90°時(shí)內(nèi)環(huán)穩(wěn)定回路；以及測(cè)試頻率點(diǎn)集合，包括起始頻率、終止頻率以及頻率采樣間隔；以及正弦激勵(lì)信號(hào)幅值；

所述步驟5)中在測(cè)試PC機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理的具體方法為：

51)采集系統(tǒng)的輸入響應(yīng)x(n)和輸出響應(yīng)y(n)；

52)根據(jù)輸入響應(yīng)x(n)和輸出響應(yīng)y(n)，以及由當(dāng)前頻率w確定的激勵(lì)信號(hào)矩陣采用最小二乘擬合法分別求解輸入信號(hào)幅值A(chǔ)_x和相位α，以及輸出信號(hào)幅值A(chǔ)_y和相位θ；

53)因?yàn)楸粶y(cè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)相位比輸出與輸入數(shù)據(jù)相位差超前了180°，所以頻率為w時(shí)的幅值比A和相位差B的具體表達(dá)式為：B＝θ-α-180；

54)根據(jù)測(cè)試參數(shù)，選擇下一頻率點(diǎn)w進(jìn)行測(cè)試，得到系統(tǒng)各個(gè)頻率下的幅值比和相位差，進(jìn)而得到幅頻特性曲線和相頻特性曲線；

所述步驟52)中求解輸入信號(hào)和輸出信號(hào)幅值和相位的具體方法為：

101)對(duì)于時(shí)間域t＝0,T_s,…,(L-1)T_s，可已知輸入信號(hào)采集數(shù)據(jù)X＝[x(0) x(1)…x(L-1)]^T_L×1和輸出信號(hào)采集數(shù)據(jù)Y＝[y(0) y(1)…y(L-1)]^T_L×1；

102)根據(jù)測(cè)試PC機(jī)中已知的激勵(lì)信號(hào)幅值A(chǔ)_r和頻率w，可建立矩陣

103)由和根據(jù)最小二乘擬合法辨識(shí)待求矩陣P和K：

104)根據(jù)矩陣P和K，計(jì)算頻率為w時(shí)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的幅值及相位：