[發明專利]一種基于磁電編碼器的雙軸陀螺儀標定與解耦方法

有效

• 申請號: 202011190652.8
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112378419B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 王磊;韋欣;肖磊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種磁電編碼器式陀螺儀標定與解耦裝置及其解算方法，它涉及儀器標定技術領域。本發明通過將相互垂直的兩軸安裝磁電編碼器與雙軸陀螺儀，首先將其中的一軸的陀螺儀測量的角速度看做是理想值，建立另一軸磁電編碼器真實角度值與陀螺儀經過模數轉換并且積分后的角度值相對應的關系，通過比較偏差的方式將角度值偏差存入EEPROM存儲器，查表就可以對陀螺儀校正，然后在對另一軸方向的陀螺儀用同樣的方式校正。通過陀螺儀的標定與解耦，可以減小陀螺儀的安裝誤差，對陀螺儀在高精度要求下工作起到非常重要的意義。

技術領域

本發明涉及一種基于磁電編碼器的雙軸陀螺儀標定與解耦方法，屬于儀器標定技術領域。

背景技術

繞一個支點高速轉動的剛體稱為陀螺。通常所說的陀螺是特指對稱陀螺，它是一個質量均勻分布的、具有軸對稱形狀的剛體，其幾何對稱軸就是它的自轉軸。在一定的初始條件和一定的外在力矩作用下，陀螺會在不停自轉的同時，環繞著另一個固定的轉軸不停地旋轉，人們利用陀螺的力學性質所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀，它在科學、技術、軍事等各個領域有著廣泛的應用。陀螺儀分為，壓電陀螺儀，微機械陀螺儀，光纖陀螺儀和激光陀螺儀，它們都是電子式的，并且它們可以和加速度計、磁阻芯片、GPS、做成慣性導航控制系統。

編碼器是將電信號或數據轉換成為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。編碼器按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類，按照本身屬性又可以分為光電編碼器和磁電編碼器。磁電編碼器是一種新型的角度或者位移測量裝置，其原理是采用磁阻或者霍爾元件對變化的磁性材料的角度或者位移值進行測量，磁性材料角度或者位移的變化會引起一定電阻或者電壓的變化，通過放大電路對變化量進行放大，通過單片機處理后輸出脈沖信號或者模擬量信號，達到測量的目的。高性能磁電式編碼器可廣泛應用于工業控制、機械制造、船舶、紡織、印刷、航空、航天、雷達、通訊、軍工等領域。

然而，在實際工作環境中的慣性平臺上由于轉軸安裝誤差、軸承安裝誤差、加工誤差等存在，使得陀螺安裝后輸入軸也會出現不對準的同軸度偏差，我們通常把這種情況所導致的誤差稱作是常值陀螺漂移，工作中采用的裝置通常可以推算出陀螺的相對漂移量，但是其安裝誤差還是無法測量，如果慣性系統對于精度要求很高，由于陀螺自身的常值漂移帶來的誤差就是一個很嚴重的問題，所以工作中需要對陀螺儀進行標定與解耦，通過配合使用磁電編碼器對陀螺進行標定與解耦，可以逐步達到消除這種誤差的目的。

發明專利內容

針對上述問題，本發明提出了一種基于磁電編碼器的雙軸陀螺儀標定與解耦方法，本發明解決其技術問題的解決方案為：

一種基于磁電編碼器的雙軸陀螺儀標定與解耦方法，本方法應用于基于磁電編碼器的雙軸陀螺儀；

一種基于磁電編碼器的雙軸陀螺儀標定與解耦方法，所述方法的具體實現過程為：

步驟一、垂直方向雙軸陀螺儀偏差角的標定與解耦：

根據垂直方向雙軸陀螺儀測量標定偏差角與解耦示意圖，在標定垂直方向的陀螺儀芯片b時，將水平方向的陀螺儀芯片a的測量角速度方向看作是理想的，用水平軸OX表示，大小為ω_X，將OY軸表示為與水平軸OX垂直的垂直軸，實際工作中垂直方向的陀螺儀芯片b的測量角速度方向沿著OM方向，那么可以兩相互垂直的陀螺芯片為會合成一個真實的負載陀螺角速度方向，其沿著ON方向，這是由于軸承安裝誤差的存在、軸承與外殼的同軸度偏差、電機轉軸與軸承之間安裝誤差的存在等造成的，水平方向的外框電機a轉動時，垂直方向的磁電編碼器b會測得一個與垂直方向上陀螺儀芯片b大小相等的角度值，其方向沿著OY方向，將其積分如公式(1)所示：

進而得到垂直方向磁電編碼器b測得的角度值，而垂直方向上的陀螺儀的角速度的大小如式(2)所示：

ω_Y＝ω_OM(i)cosθ₁ (2)