[發(fā)明專利]一種用于測(cè)量全角半球諧振陀螺的控制回路帶寬的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210854986.3
• 申請(qǐng)日: 2022-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN115235444B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郜中星;徐睿東;張勇剛;南方伯;李德民;于宗帥;韓瑩冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島哈爾濱工程大學(xué)創(chuàng)新發(fā)展中心
• 主分類號(hào): G01C19/5691
• 分類號(hào): G01C19/5691
• 代理公司: 北京盛詢知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 郭成文

本發(fā)明提供了一種用于測(cè)量全角半球諧振陀螺的控制回路帶寬的方法，包括：將擾動(dòng)信號(hào)引入全角半球諧振陀螺的幅值控制回路中，獲取所述幅值控制回路中若干組橢圓參數(shù)a的幅值信號(hào)；基于若干組所述幅值信號(hào)，獲取擾動(dòng)?輸出閉環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性模型；識(shí)別所述幅頻特性模型中預(yù)設(shè)位置對(duì)應(yīng)的頻率，獲取輸入?輸出控制系統(tǒng)的帶寬頻率，基于所述帶寬頻率獲得所述控制回路帶寬。本發(fā)明克服了在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中全角半球諧振陀螺的控制回路帶寬難以測(cè)量的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于慣性儀表控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于測(cè)量全角半球諧振陀螺的控制回路帶寬的方法。

背景技術(shù)

半球諧振陀螺是一種基于科氏效應(yīng)的固體波動(dòng)陀螺。目前，半球諧振陀螺具有兩種控制方法，分別為力平衡模式與全角模式。力平衡模式需要通過(guò)驅(qū)動(dòng)力抑制駐波方位角進(jìn)動(dòng)，其動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍會(huì)受到驅(qū)動(dòng)力的限制，為閉環(huán)模式；而全角模式下駐波方位角能夠自由進(jìn)動(dòng)，陀螺儀具有無(wú)限大的帶寬和動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍，為開環(huán)模式。

盡管以全角模式工作的陀螺儀為開環(huán)模式，但是其內(nèi)部的幅值、正交控制回路仍為閉環(huán)控制。因此，需要考慮閉環(huán)控制回路的帶寬?？刂苹芈返膸捜Q于PID控制器參數(shù)以及半球諧振子特征參數(shù)，而半球諧振子具有的高品質(zhì)因數(shù)會(huì)導(dǎo)致較大的時(shí)間常數(shù)，進(jìn)而引起閉環(huán)控制回路的滯后。盡管其不會(huì)限制全角陀螺儀的測(cè)量范圍，但是當(dāng)外界輸入轉(zhuǎn)速較大時(shí)，控制系統(tǒng)的滯后會(huì)使得幅值控制回路與正交控制回路無(wú)法快速跟蹤橢圓參量a與q的變化。而當(dāng)橢圓參量a與q存在較大波動(dòng)時(shí)，解算角度的變化量中的阻尼誤差項(xiàng)與剛度誤差項(xiàng)均會(huì)增大，這將會(huì)直接降低陀螺儀的量測(cè)精度。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，以現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量控制回路帶寬的方法如下：將閉環(huán)控制回路中的常值設(shè)定改為正弦信號(hào)輸入，通過(guò)輸入多個(gè)頻率的正弦信號(hào)并測(cè)量相應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)幅值，并繪制出控制系統(tǒng)的幅頻特性曲線，進(jìn)而得到控制系統(tǒng)帶寬。該方法不僅需要對(duì)陀螺儀的運(yùn)行程序進(jìn)行較大的修改，并且需要消耗較多的芯片資源來(lái)生成正弦信號(hào)，還需要分別測(cè)試幅值、正交控制回路的帶寬，因此實(shí)施起來(lái)有諸多不便。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于測(cè)量全角半球諧振陀螺的控制回路帶寬的方法，克服了在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中全角半球諧振陀螺的控制回路帶寬難以測(cè)量的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于測(cè)量全角半球諧振陀螺的控制回路帶寬的方法，包括：

將擾動(dòng)信號(hào)引入全角半球諧振陀螺的幅值控制回路中，獲取所述幅值控制回路中若干組橢圓參數(shù)的幅值信號(hào)；

基于若干組所述幅值信號(hào)，獲取擾動(dòng)-輸出閉環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性模型；

識(shí)別所述幅頻特性模型中預(yù)設(shè)位置對(duì)應(yīng)的頻率，獲取輸入-輸出控制系統(tǒng)的帶寬頻率，基于所述帶寬頻率獲得所述控制回路帶寬。

可選地，獲取所述幅值控制回路中若干組橢圓參數(shù)的幅值信號(hào)包括：

將半球諧振陀螺固聯(lián)在單軸轉(zhuǎn)臺(tái)上，以全角模式運(yùn)行所述半球諧振陀螺，獲取全角半球諧振陀螺的所述幅值控制回路；

調(diào)整所述幅值控制回路中檢測(cè)通道增益系數(shù)，獲取此時(shí)的幅值信號(hào)；

將所述擾動(dòng)信號(hào)引入所述幅值控制回路中，基于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速運(yùn)行所述半球諧振陀螺，獲取若干組所述幅值信號(hào)。

可選地，所述幅值信號(hào)的表達(dá)式為：

其中，a_c為解算得到的幅值信號(hào)，a為橢圓參量，g_x與g_y均為檢測(cè)通道增益系數(shù)，θ為駐波方位角。

可選地，所述擾動(dòng)-輸出閉環(huán)傳遞函數(shù)基于所述擾動(dòng)信號(hào)引入所述幅值控制回路中獲得；

所述擾動(dòng)-輸出閉環(huán)傳遞函數(shù)的表達(dá)式為：