基于硬件實(shí)時(shí)技術(shù)的陀螺儀性能分析系統(tǒng).pdf

1、陀螺儀是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)核心測(cè)量元件之一。它通過(guò)敏感載體相對(duì)于慣性系的角速度，獲取偏角信息。以動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀為例，它出現(xiàn)于第二代慣導(dǎo)技術(shù)時(shí)期，在之后幾十年間得到廣泛研究和應(yīng)用。近年來(lái)，研究重點(diǎn)集中于對(duì)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀系統(tǒng)整體性能的分析和改善，因而也對(duì)性能分析系統(tǒng)提出了更高要求。性能分析系統(tǒng)包括閉環(huán)控制回路和數(shù)據(jù)處理單元兩部分，本文從系統(tǒng)實(shí)時(shí)性角度出發(fā)，嘗試性地將硬件實(shí)時(shí)技術(shù)應(yīng)用于陀螺儀控制回路的設(shè)計(jì)，從陀螺儀結(jié)構(gòu)模型分析、開(kāi)環(huán)系統(tǒng)辨識(shí)、實(shí)時(shí)控

2、制回路設(shè)計(jì)等方面展開(kāi)了研究。
　　1、為了解陀螺儀基本特性，獲取實(shí)時(shí)控制回路各項(xiàng)參數(shù)，選取開(kāi)環(huán)辨識(shí)方法對(duì)陀螺儀表頭進(jìn)行建模分析。首先，介紹陀螺儀結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)方程，推導(dǎo)陀螺儀開(kāi)環(huán)及閉環(huán)模型。介紹交叉耦合現(xiàn)象，并推導(dǎo)全解耦方法。然后，結(jié)合結(jié)構(gòu)特征，分析陀螺儀噪聲特點(diǎn)。最后，介紹最小二乘類(lèi)辨識(shí)方法和頻域辨識(shí)法，對(duì)頻域辨識(shí)法進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)比三種辨識(shí)方法的辨識(shí)結(jié)果。
　　2、針對(duì)傳統(tǒng)性能分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不高的問(wèn)題，提出實(shí)時(shí)性能分析系統(tǒng)，

3、并將硬件實(shí)時(shí)技術(shù)應(yīng)用于閉環(huán)控制回路的設(shè)計(jì)。實(shí)時(shí)控制回路采用Altera公司Cyclone系列FPGA為核心控制器，由信號(hào)調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和功率放大單元組成。根據(jù)系統(tǒng)要求和辨識(shí)結(jié)果，使用硬件描述語(yǔ)言完成數(shù)據(jù)采集、解耦、校正、控制量輸出等模塊的劃分和設(shè)計(jì)。
　　3、搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)開(kāi)環(huán)辨識(shí)方法和實(shí)時(shí)控制回路做仿真和實(shí)驗(yàn)。仿真及實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，相較于最小二乘類(lèi)辨識(shí)方法和傳統(tǒng)頻域辨識(shí)法，改進(jìn)后的頻域辨識(shí)法擬