[發(fā)明專(zhuān)利]一種慣性平臺(tái)式重力儀溫控系統(tǒng)高精度建模控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811342228.3
• 申請(qǐng)日: 2018-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111175838A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(zhǎng)久
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01V7/02
• 分類(lèi)號(hào): G01V7/02;G05D23/19;G05B13/04
• 代理公司: 核工業(yè)專(zhuān)利中心 11007
• 代理人: 孫成林

本發(fā)明公開(kāi)了一種慣性平臺(tái)式重力儀溫控系統(tǒng)高精度建模控制方法，將海空重力儀中平臺(tái)臺(tái)體、陀螺、重力敏感器的溫控精度提高到優(yōu)于0.01℃，進(jìn)而滿(mǎn)足海空重力儀的高精度測(cè)量需要，包括以下幾個(gè)步驟：第一步：溫控對(duì)象建模；第二步：溫度控制方法；第三步：溫控參數(shù)整定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，針對(duì)海空重力儀平臺(tái)內(nèi)部臺(tái)體、陀螺和重力敏感器各溫控對(duì)象結(jié)構(gòu)緊湊、溫度耦合嚴(yán)重等不利因素，通過(guò)溫控對(duì)象精確建模、非線(xiàn)性控制方法，使平臺(tái)臺(tái)體、陀螺和重力敏感器等三個(gè)通道均實(shí)現(xiàn)了高精度的溫度控制，進(jìn)而大大提高了海空重力儀的環(huán)境適應(yīng)性和重力測(cè)量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種溫控系統(tǒng)高精度建模控制方法，具體涉及一種慣性平臺(tái)式重力儀溫控系統(tǒng)的高精度建模控制方法。

背景技術(shù)

慣性平臺(tái)式海空重力儀需要對(duì)其平臺(tái)臺(tái)體、陀螺尤其是重力敏感器進(jìn)行高精度的溫度控制，以降低環(huán)境溫度對(duì)重力測(cè)量的影響。海空重力儀的溫度控制系統(tǒng)采用直流加溫片對(duì)各溫控部件進(jìn)行加溫。海空重力儀通電啟動(dòng)后，各溫控部件的當(dāng)前溫度與目標(biāo)溫度偏差較大，溫控系統(tǒng)以最大功率進(jìn)行輸出，保證加溫的快速性；待溫度偏差縮小到一定范圍內(nèi)后，溫控系統(tǒng)采用參數(shù)精確整定的非線(xiàn)性PI控制方法，保證溫度控制的高精度。首先，針對(duì)海空重力儀平臺(tái)臺(tái)體、陀螺以及重力敏感器結(jié)構(gòu)緊湊、溫度耦合嚴(yán)重的特點(diǎn)，進(jìn)行精確的溫控系統(tǒng)建模，在精確建模的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用非線(xiàn)性控制方法實(shí)現(xiàn)快速、高精度的溫度控制，從而提高海空重力儀的溫控精度和重力測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種慣性平臺(tái)式重力儀溫控系統(tǒng)高精度建模控制方法，將海空重力儀中平臺(tái)臺(tái)體、陀螺、重力敏感器的溫控精度提高到優(yōu)于0.01℃，進(jìn)而滿(mǎn)足海空重力儀的高精度測(cè)量需要。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種慣性平臺(tái)式重力儀溫控系統(tǒng)高精度建模控制方法，包括以下幾個(gè)步驟：

第一步：溫控對(duì)象建模；

第二步：溫度控制方法；

第三步：溫控參數(shù)整定。

所述的第一步包括，海空重力儀的溫控對(duì)象由外到內(nèi)分別為平臺(tái)臺(tái)體、陀螺和重力敏感器，建立各溫控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型需要獲得各對(duì)象在重力儀平臺(tái)內(nèi)部溫度耦合嚴(yán)重情況下的傳遞函數(shù)。

所述的第一步包括以下步驟，

(1)利用溫箱設(shè)置海空重力儀平臺(tái)臺(tái)體的環(huán)境溫度為62℃，其目標(biāo)溫控點(diǎn)設(shè)置為74.5℃，即平臺(tái)臺(tái)體的溫升為12.5℃，對(duì)平臺(tái)臺(tái)體施加加溫電壓，對(duì)陀螺、重力敏感器不施加加溫電壓，使平臺(tái)臺(tái)體的溫升大致為12.5℃，分別記錄該加溫電壓值以及平臺(tái)臺(tái)體、陀螺和重力敏感器通道的溫升值和溫升曲線(xiàn)；

(2)利用溫箱設(shè)置海空重力儀陀螺的環(huán)境溫度為62℃，其目標(biāo)溫控點(diǎn)設(shè)置為75℃，即陀螺的溫升為13℃。對(duì)陀螺施加加溫電壓，對(duì)平臺(tái)臺(tái)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(tái)臺(tái)體、陀螺和重力敏感器通道的溫升值和溫升曲線(xiàn)；

(3)利用溫箱設(shè)置海空重力儀重力敏感器的環(huán)境溫度為70℃，其目標(biāo)溫控點(diǎn)設(shè)置為76℃，即重力敏感器的溫升為6℃，對(duì)重力敏感器施加加溫電壓，對(duì)平臺(tái)臺(tái)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(tái)臺(tái)體、陀螺和重力敏感器通道的溫升值和溫升曲線(xiàn)；

(4)根據(jù)1～3獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)，利用1階或2階系統(tǒng)進(jìn)行擬合，得到平臺(tái)臺(tái)體、陀螺和重力敏感器三個(gè)通道溫控對(duì)象的頻域模型：

y＝G(s)v (1)

其中，