[發明專利]一種電極角度存在誤差時的半球諧振陀螺振型角獲取方法

有效

• 申請號: 202110826008.3
• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113551660B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 解偉男;汪昕楊;奚伯齊;王奇;伊國興;王常虹
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01C19/5776
• 分類號: G01C19/5776;G01C25/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

一種電極角度存在誤差時的半球諧振陀螺振型角獲取方法，本發明涉及電極角度存在誤差時的半球諧振陀螺振型角獲取方法。本發明的目的是為了解決檢測電極角度存在誤差時半球諧振陀螺無法實現角度的精確測量，從而導致導航準確率低的問題。過程為：1，將半球諧振陀螺安裝并固定在轉臺上；2，進行參數激勵，直到諧振子的振動信號幅值不變；3，采集陀螺上0°、45°檢測電極檢測到的振動信號和轉臺角度；4，得到E、R、S；5，建立考慮電極角度誤差的測角方程；6，對非線性辨識算法進行初始參數設置；7，得到估計的電極角度誤差；8，獲取電極角度存在誤差時的半球諧振陀螺振型角。本發明用于慣性技術領域。

技術領域

本發明涉及電極角度存在誤差時的半球諧振陀螺振型角獲取方法，屬于慣性技術領域。

背景技術

陀螺儀是一種重要的慣性元件，可以用來檢測載體的角度或角速度。半球諧振陀螺有“三件套”和“兩件套”兩種機械結構，其中“三件套”半球諧振陀螺由諧振子、激勵罩和檢測基座三部分組成，“兩件套”由諧振子和電極基座組成。由于機械結構簡單以及制作材料的物理特性，半球諧振陀螺具有檢測精度高、可靠性強、工作壽命長等優點，目前已經在我國的航天、航海等軍事領域中取得了廣泛的應用。

根據測量的是角速度還是角度，半球諧振陀螺可分為力平衡和全角兩種工作模式，其中全角模式是一種新型的工作模式。全角模式的原理是利用振型進動角度與陀螺轉動角度呈正比這一特性，通過0°和45°檢測電極實時檢測振型位置，直接解算出陀螺的角速度。理想中0°和45°電極夾角應該是45°，但由于加工制造中存在誤差，導致0°電極與45°電極之間的夾角存在角度誤差即0°和45°電極夾角為那么通過傳統的測角方法去處理電極檢測到的信號，計算出來的振型進動角就會存在一定誤差，降低了陀螺的測角精度。

在實際制作過程中，檢測電極加工制造角度誤差是不可避免的，要想提高陀螺的測角精度，就必須采取方法去抑制或者消除電極角度誤差帶來的影響。因此，提出一種電極角度存在誤差時的半球諧振陀螺振型角獲取方法，是非常有意義的。

發明內容

本發明的目的是為了解決檢測電極角度存在誤差時半球諧振陀螺無法實現角度的精確測量，從而導致導航準確率低的問題，而提出一種電極角度存在誤差時的半球諧振陀螺振型角獲取方法。

一種電極角度存在誤差時的半球諧振陀螺振型角獲取方法，其特征在于：所述方法具體過程為：

步驟1，將半球諧振陀螺安裝并固定在轉臺上，使陀螺敏感軸與轉臺的旋轉軸重合；

步驟2，對半球諧振陀螺上的激勵電極施加激勵電壓進行參數激勵，直到諧振子的振動信號幅值不變；

步驟3，使轉臺勻速旋轉，采集陀螺上0°、45°檢測電極檢測到的振動信號x、y，同時采集轉臺角度θ_r；

步驟4，利用鎖相環生成的參考信號v_rc、v_rs分別對檢測到的振動信號x、y進行解調，得到信號Cx、Sx、Cy、Sy，對信號Cx、Sx、Cy、Sy分別進行低通濾波得到信號Cx'、Sx'、Cy'、Sy'，再對信號Cx'、Sx'、Cy'、Sy'進行二次組合，得到E、R、S信號；

步驟5，建立考慮電極角度誤差的測角方程；

步驟6，對非線性辨識算法進行初始參數設置；

步驟7，將步驟4得到的E、R、S信號作為非線性辨識算法的輸入，對電極角度誤差進行辨識，得到估計的電極角度誤差

步驟8，將辨識得到的代入步驟5建立的考慮電極角度誤差的測角方程中，獲取電極角度存在誤差時的半球諧振陀螺振型角。

本發明的有益效果為：