動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、動(dòng)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(shì)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(cè)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(dòng)力調(diào)諧陀螺儀的控制性能、測(cè)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(dòng)力調(diào)諧陀螺儀兩個(gè)測(cè)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(bǔ)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(shí)間域的狀態(tài)反饋解耦方法使陀螺儀的運(yùn)動(dòng)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(jìn)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(dòng)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(duì)外部擾動(dòng)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(jìn)行了仿真比較試驗(yàn)。 再其次，考慮到慣性儀表噪聲是引起其自身測(cè)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(duì)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀輸出信號(hào)的小波濾波方法進(jìn)行了研究。通過軟、硬閾值法及改進(jìn)后的多項(xiàng)式插值閾值法、軟硬閾值折中法、模平方閾值處理法對(duì)實(shí)際陀螺儀測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行小波去噪處理，選擇出最適合于動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀信號(hào)處理的小波基函數(shù)及小波系數(shù)估計(jì)方法。 此外，本文介紹了借助

4、于先進(jìn)的虛擬儀器技術(shù)的陀螺儀自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過程。該測(cè)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(cè)試信號(hào)小波去噪的任務(wù)。 最后，本文推導(dǎo)了陀螺儀靜態(tài)測(cè)試時(shí)，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(shí)的方法；并利用八位置力反饋法測(cè)試的陀螺儀漂移數(shù)據(jù)，對(duì)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(jìn)行了分離、分析，為動(dòng)力調(diào)諧陀