[發明專利]平板電極式半球諧振陀螺靜態安裝誤差及參數辨識方法、存儲介質及設備

有效

• 申請號: 202210253730.7
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114440851B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 孫一為;伊國興;魏振楠;解偉男;王常虹
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01C19/5691
• 分類號: G01C19/5691;G01C19/5776;G01C25/00;G01R27/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 時起磊

平板電極式半球諧振陀螺靜態安裝誤差及參數辨識方法、存儲介質及設備，屬于半球諧振陀螺檢測技術領域。為了解決現有的平板電極式半球諧振陀螺靜態安裝誤差及參數辨識方法的辨識結果存在較大誤差的問題。本發明中通過對平板電極中各檢測及激勵電極的靜態電容值進行測量，并基于平板電極電容模型得到近似解析表達式，然后通過數值估計的方式得到平板電極式半球諧振陀螺的靜態安裝誤差及參數。本發明主要用于平板電極式半球諧振陀螺靜態安裝誤差及參數辨識方法。

技術領域

本發明涉及一種平板電極式半球諧振陀螺靜態安裝誤差及參數辨識方法，屬于半球諧振陀螺檢測技術領域。

背景技術

半球諧振陀螺是一種高品質熔融石英經過一系列精密機械、化學加工，并應用高精度控制技術制造的高精度、高可靠性、慣導級固體波動陀螺。目前，半球諧振陀螺已經在部分海洋及航空航天領域得到了應用。1997年10月發射的卡西尼惠更斯號土星探測器，其應用的半球諧振陀螺系統在隨探測器于2017年9月以可控方式燒毀在土星大氣中前，穩定工作了20年，其傳回的工作數據有力的證明了半球諧振陀螺在空間應用，特別是在深空探測應用中的高度可靠性。

半球諧振陀螺由表頭及控制電路兩部分構成。其中，半球諧振陀螺表頭在現階段主要有兩種實現方法。第一種是以Northrop?Grumman?Corporation為代表的立體電極式表頭，其主要由球面激勵電極、球面檢測電極以及倒置“Ψ”形諧振子三部分構成，該結構表頭加工復雜，裝配時存在多種安裝偏差，但激勵電極與檢測電極數量較多，控制原理簡單，適用于工作在反饋模式下，具有較高的角速率檢測精度，但測量范圍較小。另一種是以SafranElectronicsDefense為代表的平板電極式表頭，其主要由平板檢測激勵電極、自由端較短的倒置“Ψ”形諧振子構成，該結構表頭加工相對簡單，裝配過程中僅存在安裝傾角、傾角方位角以及平均間隙等誤差或參數，但檢測及激勵電極數量較少，需要分時共用，故控制原理復雜，適用于工作在開環模式下，具有較大的測量范圍。

對于平板式半球諧振陀螺，其安裝傾角、傾角方位角及極板間平均間隙等安裝誤差或參數，對諧振子振動信號的提取、振動模態的控制具有直接的影響，并且，由于平板電極式半球諧振陀螺表頭尺寸較小(直徑約20毫米)，同時傾角大小僅約20角秒，電極板平均間距不大于20微米，因而無法直接通過儀器測量得到相關誤差或參數，故而通過數值分析的方式估計得到各安裝誤差及參數對于高精度平板電極式半球諧振陀螺的制造意義重大。

目前針對于平板電極式半球諧振陀螺靜態安裝誤差及參數的辨識研究，基本上都是采用近似的方式直接進行辨識，因此其辨識結果存在較大誤差。

發明內容

本發明是為了解決現有的平板電極式半球諧振陀螺靜態安裝誤差及參數辨識方法的辨識結果存在較大誤差的問題。

平板電極式半球諧振陀螺靜態安裝誤差及參數辨識方法，包括以下步驟：

步驟(1)：利用電容測量儀測量得到各電極的靜態電容值C_m，并計算電容均值C_e；

步驟(2)：為平板電極電容模型的解析表達式中的待定系數k₁、k₂、k₃、k₄賦初始值，其中k₄＝C_e；所述平板電極電容模型的解析表達式如下：

其中，為電極角度；

步驟(3)：以安裝傾角β＝0、傾角方位角為初始值，迭代求解下式的極小值，得到安裝傾角β、傾角方位角估計值，

其中，為電極角度；m為各電極的序號，M為電極的總數；

同時，根據C_e計算電極平均間隙d_e；