[發明專利]帶漂移補償的陀螺穩定控制系統

在審

• 申請號: 201910601622.2
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110209186A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 戴利波
• 申請（專利權）人: 廣州市上賽電子科技有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 謝肖雄

1.帶漂移補償的陀螺穩定控制系統，包括機械模塊、姿態信息采集模塊、驅動模塊、姿態信息檢測模塊、信號處理模塊和補償模塊，其特征在于，所述機械模塊為四軸穩定跟蹤平臺；

所述信號處理模塊主要由DPS和PMAC組成，是整個伺服控制系統的核心，其能夠完成對采集的姿態信息及姿態反饋回路各種信息進行相應算法處理，并送出控制量，通過執行電機精確控制平臺的轉動，保證運動控制系統在任意角度的定位和連續跟蹤的精度，還可與上位計算機交換數據；接受計算機的控制指令，返回穩定跟蹤平臺的控制信息；

所述姿態信息采集模塊主要由GPS姿態測量系統和電子水平儀組成，GPS船舶姿態測量系統在測量船舶的航向和姿態的同時，也可以進行測速和定位它能夠及時、準確為信息處理系統采集到的船舶各個時刻的高精度的姿態信息，而電子水平儀可以測量到船舶的甲板面與水平面的初始偏差角；

所述驅動模塊主要由執行電機和驅動器組成，其構成速度環，可以保證電機的轉速的平穩和快速的響應，信息處理系統將采集到的數據進行算法處理，以脈沖的形式控制驅動系統，使電機實現相應的運動；

所述補償模塊是利用陀螺測速信號直接構成速度閉環，同時利用光電測角碼盤實時測量運動平臺的軸角位置，并與運動平臺軸角初始位置相比較，用比較的結果作為依據，測算出一組非線性的修正因子，對陀螺測速信號的積分值即位置反饋量進行修正后，再構成位置閉環，從而進行漂移補償；

所述姿態信息檢測模塊包括位置傳感器，完成對姿態信息的檢測，反饋運動平臺的運動是否按控制量轉動到相應的位置。

2.根據權利要求1所述的帶漂移補償的陀螺穩定控制系統，其特征在于，所述控制元器件包括GPS姿態測量系統、DSP數字控制器、PMAC、光電編碼器、測速機、電子水平儀、驅動電機及驅動器、陀螺測速儀和光電測角碼盤等。

3.根據權利要求2所述的帶漂移補償的陀螺穩定控制系統，其特征在于，所述DSP數字控制器采用32位的DSP芯片TMS320F2812作為穩定跟蹤平臺的數字控制器，負責采集和計算輸出控制量的任務。

4.根據權利要求3所述的帶漂移補償的陀螺穩定控制系統，其特征在于，所述TMS320F2812芯片具有以下特點：

(1)、采用高性能的靜態技術，系統運行功耗低，Flash編程電壓3.3V；

(2)、主頻達到150MHZ，時鐘周期為6.67ns；

(3)、Flash編程電壓為3.3V，內核供電1.8V：

(4)、支持JTAG邊界掃描接口；

(5)、高性能的32位CPU以及哈佛總線結構，具有高速數據處理和快速中斷響應能力；

(6)、片上具有128K×16位的存儲器，128K×16位的ROM；

(7)、外部存儲器擴展接口最多達1MB的尋址空間；

(8)、支持動態改變鎖相環的倍頻系數；

(9)、128位保護密碼，防止系統固件被盜取；

(10)、支持串行外設接口SPI；

(11)、高達56個可配置通用目的I/O引腳；

(12)、先進的仿真調試功能；

(13)、看門狗定時模塊；

(14)、-40″C～+85″C或-40℃～+125″C1作溫度。

5.根據權利要求1所述的帶漂移補償的陀螺穩定控制系統，其特征在于，所述補償模塊的計算方法為：設θ_i為運動平臺當前的位置，θ₀為運動平臺的初始位置，Δθ為當前位置與初始位置的差；T為修正門限；μ為陀螺測速信號的積分值即陀螺測得的位置反饋量：Δμ為修正因子，有以下關系：Δθ＝設θ_i-θ₀，當abs(Δθ)≤T時，不用修正即μ不變；當Δ0≤-T時，位置量應加正修正因子即μ＝μ+Δμ；當Δ0＞T時，位置量應加負修正因子即μ＝μ-Δu，修正效果取決于修正門限和修正因子的選取合適與否，以穩定控制精度作為修正門限的選取依據，以本地區地速的最大值為修正因子的選取依據。