[發明專利]一種基于四態調制的集成光學相位調制器系數跟蹤方法

有效

• 申請號: 202110307069.9
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113063410B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 王志強;蘇森
• 申請（專利權）人: 安徽華馳動能科技有限公司
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

1.一種基于四態調制的集成光學相位調制器系數跟蹤方法，用于光纖陀螺，其特征在于，具體包括如下步驟：

第一步，進行基于四態調制分析，利用溫度波動引起的集成光學相位調制器增益的誤差信號來補償集成光學相位調制器的增益漂移量變化；

第二步，建立集成光學相位調制器增益漂移的跟蹤系統；通過變量的替換，將集成光學相位調制器增益漂移的跟蹤系統轉化為具有不確定性和隨機擾動的線性系統；所述的第二步，建立集成光學相位調制器增益漂移的跟蹤系統，所述的跟蹤系統的控制方程表示為：

x(k+1)＝Mx(k)+N△I_2π

f(k)＝K_cx(k)

其中x(k)∈Rⁿ是狀態變量，Rⁿ是n維列向量，f(k)是系統輸出，K_c∈R^1×n是反饋增益矩陣，R^1×n表示1行n列的行向量，△I_2π代表由溫度波動引起的集成光學相位調制器增益的誤差信號，

第三步，針對集成光學相位調制器增益漂移隨溫度和溫度梯度的變化，設計集成光學相位調制器閉環系統和跟蹤系統魯棒控制器，以保證任何參數不確定性都滿足魯棒均方指數穩定；

所述第一步，基于四態調制分析，在四態調制技術中，假設主閉環誤差不為0，如果存在集成光學相位調制器的增益漂移，那么用代表由溫度波動引起的集成光學相位調制器增益的誤差信號△I_2π來補償集成光學相位調制器的增益K_mg的變化，具體如下：

基于四態調制的集成光學相位調制器系數跟蹤方法，考慮到光纖陀螺的主閉環誤差不為零且不是恒定的，而是隨時間變化的，那么，當光纖陀螺受到外界干擾時，有η₁≠η₂≠η₃≠η₄≠0和I_e＝I₀{sin[3π(1+μ)/4]·(sinη₁-sinη₃)+sin[5π(1+μ)/4]·(sinη₂-sinη₄)}/2≠0；μ為小變量，η₁、η₂、η₃、η₄分別為四個調制狀態下光纖陀螺的主閉環誤差；

顯然，△I_2π是μ的余弦函數；第二個環路利用△I_2π的值作為閉環誤差來控制光纖陀螺主閉環中數模轉換器和驅動電路的增益K_g1，是一個非線性系統，第二個閉環的設計考慮光纖陀螺的主閉環誤差，考慮到η_i的影響，通過變量替換將集成光學相位調制器增益跟蹤系統轉化為具有不確定性和隨機擾動的線性系統，使得集成光學相位調制器增益跟蹤系統的模型更加精確，將△I_2π寫為：

其中表示由不等式η₁≠η₂≠η₃≠η₄引起的參數不確定性，為1-cosη_i；因為閉環誤差η_i≠0，i＝1,2,3,4，△k_μ表示由μ、ω引起的參數不確定性，ω是跟蹤系統的隨機擾動，假設E{ω}＝0，E{·}代表數學期望，ρ(k)＝-2I₀sinμπcos[π(1+μ)/4]＝-2I₀sinμπ(k+△k_μ)，I₀為光信號的基本光強；

所述第三步具體如下：

根據閉環反饋原理，將所述的集成光學相位調制器增益閉環系統的動態方程寫為：x(k+1)＝Ax(k)-Bkf(K_cx(k))+Cw(k)，其中：x(k)∈Rⁿ是狀態變量，Rⁿ是n維列向量，k是前向通道增益，K_c是反饋增益矩陣，w(k)是不可避免的外界擾動；

對于一個給定的變量γ0，假如有一個矩陣P∈R^n×n是對稱的并且是正定的，而且有矩陣G∈R^n×n，R^n×n代表n×n階矩陣，則非線性動態系統在規定的H_∞性能水平γ下是穩定的，并且反饋增益矩陣K_c∈R^1×n，則保證了閉環系統具有規定的H_∞性能水平；

那么對于具有給定圓形區域D(q，r)的不確定性噪聲擾動系統，其中D(q，r)表示以q為中心，以r為半徑的圓域，給出了具有期望性能指標的魯棒控制律的一個充分條件。