[發明專利]一種數字陀螺穩定平臺在線頻率特性軟測試方法

有效

• 申請號: 201710813338.2
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107607114B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 彭荻;閆光亞;趙友;楊曉鶯;趙啟坤;劉凱
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發明一種數字陀螺穩定平臺、在線頻率特性軟測試系統及方法。數字陀螺穩定平臺采用了嵌入式穩定回路計算機+高速串行總線的集散化創新形式，具有平臺穩定系統規模小功耗低、控制靈活性和功能擴展性更強的特點。一種數字陀螺穩定平臺在線頻率特性軟測試系統，由陀螺穩定平臺和測試PC機兩部分組成，使用平臺中數字穩定回路計算機實現掃頻信號激勵、數據采集和緩存等功能，測試PC機采用最小二乘擬合方法，計算穩定平臺的幅頻特性和相頻特性。該軟測試系統無任何外加輔助電路和供電電源，臺體、內環、外環三條穩定回路的頻率特性測試可通過軟件切換，切換過程平臺無需斷電再上電，既降低了測試的硬件成本，同時測試方法簡單靈活、過程數據可追溯。

技術領域

本發明涉及一種全數字控制平臺式慣性導航系統，尤其涉及平臺式慣性導航系統的穩定性測試方法，屬于慣性導航領域。

背景技術

陀螺穩定平臺是一種隔離載體角運動的慣性穩定系統，其導航精度高，常用在戰略武器領域。陀螺穩定平臺核心以高精度陀螺儀為核心，通過平臺軸端力矩器使平臺在特定坐標系中保持穩定。

頻率特性作為陀螺穩定平臺的重要考核指標，現有的產品均是采用頻率特性測試儀(TD1250)，使用時平臺和電路箱之間需串入轉接盒(為TD1250 提供激勵信號注入點和采集信號輸出點)，同時切換臺體、內環、外環穩定回路頻率特性測試時，平臺需要斷電→TD1250接入新的信號點→上電。由于陀螺穩定平臺每次上電需要臺體加溫、慣性儀表啟動磁懸浮、穩定回路閉合等多個流程，測試過程出錯率較高、等待時間較長，且采用固化的測試設備系統封閉、可擴展性能差。

隨著新一代戰略武器“長壽命、小體積、高可靠、全姿態、使用便利”要求，平臺本體和電氣系統結構一體化、電氣系統全數字化將是新型陀螺穩定平臺發展趨勢。固有測試設備的測試點需拆分平臺和電路組件實現，通用性、可靠性較差。同時平臺采用高性能數字信號處理器后，平臺的高精度運算能力和功能擴展性更強，為開發在線頻率特性軟測試系統提供了必要條件。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種數字陀螺穩定平臺、在線頻率特性軟測試系統及方法。本發明設計了一種平臺本體和電氣系統結構一體化的全數字陀螺穩定平臺，頻率特性測試時無任何外加輔助設備，可通過穩定回路計算機產生激勵信號+測試PC機數據辨識的方式完成臺體、內環、外環三條穩定回路的頻率特性測試，整個測試過程平臺無需斷電再上電，具有測試方法簡單靈活、過程數據可追溯的特點。

本發明的技術方案：一種數字陀螺穩定平臺，包括平臺本體和平臺電路組件；平臺本體完成慣性數據采集，平臺電路組件為整個平臺提供電源以及實現平臺慣性數據預處理、導航解算和穩定控制。

所述平臺電路組件包括主控電路板和平臺系統集成電源，其中主控電路板包括穩定回路計算機、主控計算機和FPGA；平臺系統集成電源用于供電，穩定回路計算機和主控計算機分別通過獨立的16位并行數據總線與FPGA 相連，FPGA實現外設管理、串行總線通訊和對外接口控制，穩定回路計算機實現平臺系統穩定控制計算，主控計算機用于控制平臺本體慣性數據采集和平臺系統導航接算。

所述平臺本體包括平臺臺體、內環、外環三條穩定回路，每條穩定回路均以陀螺儀作為敏感元件，以姿態角傳感器為信號分解器，以主控電路板中穩定回路計算機為控制器，以直流力矩電機作為執行元件，實現將平臺臺體坐標系穩定在慣性空間方向；平臺本體和平臺電路組件之間對外數據通信電路統一為高速串行接口，即陀螺儀、姿態角傳感器、直流力矩電機與主控電路板之間采用高速串行總線進行數據傳輸。