動力調(diào)諧陀螺儀的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、動力調(diào)諧陀螺儀(DynamicallyTunedGyro，DTG)是一種雙自由度的撓性陀螺，因其在結(jié)構(gòu)、體積、成本方面的優(yōu)勢而廣泛應(yīng)用在航空、航天、航海和陸地車輛的導(dǎo)航與定位及油田勘探開發(fā)等軍事、民用領(lǐng)域中。由于陀螺儀是慣性導(dǎo)航和慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的基本測量元件，因此，其高精度、高質(zhì)量的工作性能與慣導(dǎo)系統(tǒng)所提供的載體姿態(tài)參數(shù)和導(dǎo)航定位參數(shù)的準(zhǔn)確性息息相關(guān)。 本文的主要內(nèi)容為提高動力調(diào)諧陀螺儀的控制性能、測試技術(shù)水平等方面做較深入的研究

2、與分析。具體工作如下： 首先，根據(jù)動力調(diào)諧陀螺儀兩個測量軸存在耦合的問題，討論了陀螺儀再平衡回路的解耦問題。將基于頻率域的前置補償解耦方法(包括矩陣求逆解耦、不變性解耦和逆向解耦三種方法)及時間域的狀態(tài)反饋解耦方法使陀螺儀的運動方程轉(zhuǎn)變?yōu)槔硐氲膯屋斎雴屋敵鲂问健?其次，在將陀螺儀模型進行解耦的基礎(chǔ)上，提出將自抗擾控制技術(shù)和H∞魯棒控制理論應(yīng)用于動力調(diào)諧陀螺儀再平衡回路校正中，以提高單條再平衡回路的控制精度以及對外部擾動和

3、模型不確定性的魯棒性，并在各種假設(shè)條件下，與經(jīng)典的PID控制方法進行了仿真比較試驗。 再其次，考慮到慣性儀表噪聲是引起其自身測試及構(gòu)成導(dǎo)航系統(tǒng)后精度的誤差源之一，本文還針對動力調(diào)諧陀螺儀輸出信號的小波濾波方法進行了研究。通過軟、硬閾值法及改進后的多項式插值閾值法、軟硬閾值折中法、模平方閾值處理法對實際陀螺儀測試數(shù)據(jù)進行小波去噪處理，選擇出最適合于動力調(diào)諧陀螺儀信號處理的小波基函數(shù)及小波系數(shù)估計方法。 此外，本文介紹了借助

4、于先進的虛擬儀器技術(shù)的陀螺儀自動化測試系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)過程。該測試系統(tǒng)完成了陀螺儀調(diào)諧頻率控制與確定、模擬/數(shù)字式再平衡回路力矩器輸入電流采樣、陀螺儀測試信號小波去噪的任務(wù)。 最后，本文推導(dǎo)了陀螺儀靜態(tài)測試時，定位誤差角及力矩器正交誤差角存在條件下陀螺儀靜態(tài)漂移模型參數(shù)辨識的方法；并利用八位置力反饋法測試的陀螺儀漂移數(shù)據(jù)，對是否考慮存在誤差角及陀螺儀工作于欠調(diào)諧、調(diào)諧、過調(diào)諧狀態(tài)下的靜態(tài)漂移模型參數(shù)進行了分離、分析，為動力調(diào)諧陀