[發明專利]一種慣性平臺式重力儀溫控系統高精度建模控制方法

在審

• 申請號: 201811342228.3
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN111175838A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 劉東斌;胡平華;趙明;陳曉華;閆方;唐江河;苗成義;曲雪云;詹雙豪;何長久
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01V7/02
• 分類號: G01V7/02;G05D23/19;G05B13/04
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 孫成林

1.一種慣性平臺式重力儀溫控系統高精度建模控制方法，其特征在于：包括以下幾個步驟：

第一步：溫控對象建模；

第二步：溫度控制方法；

第三步：溫控參數整定。

2.如權利要求1所述的一種慣性平臺式重力儀溫控系統高精度建模控制方法，其特征在于：所述的第一步包括，海空重力儀的溫控對象由外到內分別為平臺臺體、陀螺和重力敏感器，建立各溫控對象的數學模型需要獲得各對象在重力儀平臺內部溫度耦合嚴重情況下的傳遞函數。

3.如權利要求1所述的一種慣性平臺式重力儀溫控系統高精度建模控制方法，其特征在于：所述的第一步包括以下步驟，

(1)利用溫箱設置海空重力儀平臺臺體的環境溫度為62℃，其目標溫控點設置為74.5℃，即平臺臺體的溫升為12.5℃，對平臺臺體施加加溫電壓，對陀螺、重力敏感器不施加加溫電壓，使平臺臺體的溫升大致為12.5℃，分別記錄該加溫電壓值以及平臺臺體、陀螺和重力敏感器通道的溫升值和溫升曲線；

(2)利用溫箱設置海空重力儀陀螺的環境溫度為62℃，其目標溫控點設置為75℃，即陀螺的溫升為13℃。對陀螺施加加溫電壓，對平臺臺體、重力敏感器不施加加溫電壓，使陀螺的溫升大致為13℃，分別記錄該加溫電壓值以及平臺臺體、陀螺和重力敏感器通道的溫升值和溫升曲線；

(3)利用溫箱設置海空重力儀重力敏感器的環境溫度為70℃，其目標溫控點設置為76℃，即重力敏感器的溫升為6℃，對重力敏感器施加加溫電壓，對平臺臺體、陀螺不施加加溫電壓，使重力敏感器的溫升大致為6℃，分別記錄該加溫電壓值以及平臺臺體、陀螺和重力敏感器通道的溫升值和溫升曲線；

(4)根據1～3獲得的測試數據，利用1階或2階系統進行擬合，得到平臺臺體、陀螺和重力敏感器三個通道溫控對象的頻域模型：

y＝G(s)v (1)

其中，

其中，y_tt平臺臺體溫度溫升值，y_cb重力敏感器溫度溫升值，y_ct陀螺溫度溫升值，y平臺臺體、重力敏感器、陀螺三通道的溫度溫升值，v_tt平臺臺體溫控輸入功率，v_cb重力敏感器溫控輸入功率，v_ct陀螺溫控輸入功率，v平臺臺體、重力敏感器、陀螺三通道的溫控輸入功率，s為Laplace算子；G(s)為平臺臺體、重力敏感器、陀螺三通道溫控對象的頻域模型。

4.如權利要求1所述的一種慣性平臺式重力儀溫控系統高精度建模控制方法，其特征在于：所述的第二步包括以下步驟，

(1)當各通道溫度偏差較大時，為保證升溫的快速性，采用最大功率進行加溫，最大功率根據各通道加溫功放電路確定，平臺臺體和陀螺的最大加溫電壓為45V，重力敏感器的最大加溫電壓為13V。根據各通道的熱容量和溫控點等參數，確定平臺臺體結束最大功率加溫的溫度點為72.5℃；陀螺結束的溫度點為72℃；重力敏感器結束的溫度點為73℃；

(2)當各通道的溫度超過該通道結束最大功率加溫的溫度點后，采用非線性PI控制器進行溫度控制，當溫度偏差的絕對值大于設定的閾值時，采用比例控制，保證溫度控制的快速性，又避免過大的控制超調；當溫度偏差的絕對值小于該閾值后，引入積分環節，可以消除溫度控制的靜態誤差，提高各通道的溫控精度，根據各通道的溫控模型，確定平臺臺體通道和陀螺通道引入積分環節的溫度偏差閾值為0.4℃；重力敏感器通道的溫度偏差閾值為0.5℃；

(3)得到各通道的非線性PI控制方法。