[發明專利]一種諧振陀螺相位基準自補償系統及補償方法

有效

• 申請號: 202210902121.X
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN114964197B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 叢正;史炯;趙小明;趙丙權;馮小波;劉炳春
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C19/5776
• 分類號: G01C19/5776
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉英梅

本發明涉及一種諧振陀螺相位基準自補償系統及補償方法，補償方法包括：步驟1、根據用戶設置的正弦參考信號頻率產生正弦參考信號；步驟2、將正弦參考信號與經調制后的陀螺驅動信號疊加；步驟3、通過數模轉換器生成混合信號模擬量，并施加于諧振子；步驟4、經緩沖放大器和模數轉換器檢測得到陀螺響應信號；步驟5、通過信號解調提取陀螺振動模態信號和參考響應信號的正余弦分量；步驟6、根據參考響應信號正余弦分量，計算其與預設參考生成單元生成的原始正弦參考信號相位偏差；步驟7、根據正弦參考信號相位偏差調整陀螺驅動信號基準相位；步驟8、重復步驟1?7，持續進行相位基準的實時自補償。本發明提升了諧振陀螺頻率控制回路控制效果，降低了冷啟動時間，提升了陀螺的穩定性和重復性。

技術領域

本發明屬于慣性儀表控制技術領域，特別涉及一種諧振陀螺相位基準自補償系統補償方法。

背景技術

諧振陀螺儀作為一種基于哥氏效應的固體波動陀螺儀，包括石英半球諧振陀螺、金屬筒型諧振陀螺、嵌套環陀螺和微半球陀螺等。其核心部件諧振子可等效為二階振蕩器，并工作于其固有頻率附近。為保持諧振態振動，發揮其高品質因數和穩定性特性，采用頻率追蹤控制回路保持驅動信號頻率鎖定諧振子固有頻率。

通常采用鎖相環或自激振蕩回路實現驅動頻率追蹤諧振子固有頻率。鎖相環方式通過鑒相器檢測獲取諧振子振動信號相位，控制其維持在-π/2大小，通過環路濾波器生成驅動頻率。自激振蕩方式，通過將諧振子振動信號移相放大后，生成驅動信號。

然而，由于陀螺電極、電子器件、阻容、晶振等因素，頻率控制回路中存在時間延遲環節，使得回路存在額外的信號相移。該相移的存在使得頻率控制回路產生了控制誤差，致使諧振子偏離諧振工作點，影響控制效果。同時，溫度等因素變化時，由器件參數改變，該相移隨之變化，進一步影響陀螺工作狀態，進而影響陀螺的穩定性。尤其對于冷啟動和重復上電過程，相移達到穩定的時間制約了陀螺快速啟動，重復上電的相位偏差影響陀螺的重復性。

發明內容

本發明針對對固體波/諧振陀螺相位基準誤差及其變化，引發陀螺性能下降的問題，提出了一種能夠自主感知相位基準誤差并進行在線自補償的諧振陀螺相位基準自補償系統。

本發明的上述目的之一通過如下技術方案來實現：

一種諧振陀螺相位基準自補償系統，其特征在于：包括緩沖放大器、模數轉換器、信號解調單元、陀螺控制單元、相位計算單元、信號基準生成單元、信號調制單元、預設參考生成單元、信號合成單元、數模轉換器；

所述緩沖放大器，用于將電極上由諧振子振動引起的電流信號轉換為電壓信號；

所述模數轉換器，用于將緩沖放大器得到的含陀螺振動信息的電壓信號轉變為數字量信號；

所述信號解調單元，用于通過數學運算得到陀螺振動模態信號和參考響應信號的正余弦分量；

所述陀螺控制單元，用于根據信號解調單元獲取的陀螺振動模態信號，計算駐波方位角θ

以及控制回路的控制量，控制回路的控制量包括驅動頻率ω₀、穩幅控制信號C_a、正交控制信號C_q、速率控制信號C_p；

所述相位計算單元，用于根據信號解調單元獲取的參考響應信號，計算與預設參考生成單元生成的原始正弦參考信號間的相位偏差；

所述信號基準生成單元，用于根據陀螺控制單元提供的驅動頻率和相位計算單元提供的相位偏差，生成基準正余弦；