專利名稱：一種鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于角速率陀螺技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法。
背景技術(shù)：
陀螺作為敏感載體角運(yùn)動(dòng)的慣性器件，是慣性導(dǎo)航、制導(dǎo)的核心部件?；诟缡狭υ淼恼駝?dòng)陀螺具有所有的慣性品質(zhì)，其在慣性技術(shù)領(lǐng)域的地位越來(lái)越重要，已被人們當(dāng)作新一代的慣性儀表而受到廣泛的關(guān)注。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，各種振動(dòng)陀螺相繼出現(xiàn)。申請(qǐng)?zhí)枮閆L201010215745. 1，發(fā)明名稱為“鐘形振子式角速率陀螺”的專利申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鐘形振子式角速率陀螺，該鐘形振子式角速率陀螺是一種基于哥氏力原理的振動(dòng)陀螺，其敏感器件為鐘形諧振子。目前，基于該鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法，均是依靠經(jīng)驗(yàn)判斷法和試湊法得來(lái)的，設(shè)計(jì)的鐘形振子式角速率陀螺幅值穩(wěn)定回路的響應(yīng)時(shí)間難以控制、調(diào)試周期長(zhǎng)、振幅穩(wěn)定能力差，截止目前，還沒(méi)有一種系統(tǒng)描述鐘形振子式角速率陀螺的振型穩(wěn)定方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服經(jīng)驗(yàn)判斷法和試湊法設(shè)計(jì)的鐘形振子式角速率陀螺幅值穩(wěn)定回路的響應(yīng)時(shí)間難以控制、調(diào)試周期長(zhǎng)、振幅穩(wěn)定能力差等缺點(diǎn)，提出了一種全新的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法。采用先進(jìn)控制方法，結(jié)合狀態(tài)重構(gòu)、濾波器設(shè)計(jì)、自適應(yīng)控制和滑模變結(jié)構(gòu)控制于一體，提高了鐘形振子式角速率陀螺幅值穩(wěn)定程度，縮短了穩(wěn)定時(shí)間，同時(shí)由于系統(tǒng)的自適應(yīng)能力增強(qiáng)，大大縮短了鐘形振子幅值穩(wěn)定回路的研發(fā)周期，從而縮短了整個(gè)鐘形振子式角速率陀螺開(kāi)發(fā)的時(shí)間，為鐘形振子式角速率陀螺的合理設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
利用參考模型和觀測(cè)到的鐘形振子Z軸向信號(hào)和_7軸向信號(hào)，計(jì)算鐘形振子運(yùn)行誤差和誤差變化率；對(duì)Z軸向信號(hào)、_7軸向信號(hào)、振子運(yùn)行誤差和運(yùn)行誤差變化率進(jìn)行集中濾波與狀態(tài)重構(gòu)，重構(gòu)出新?tīng)顟B(tài)Z軸向位移、軸向位移軸向位移變化率、_7軸向位移變化率、鐘形振子運(yùn)行誤差和運(yùn)行誤差變化率；根據(jù)給定系統(tǒng)輸入與重構(gòu)的狀態(tài)，設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑?？刂破鳎刂歧娦握褡泳S持穩(wěn)定振幅運(yùn)動(dòng)。除此之外，利用外界環(huán)境輸入傳感器，實(shí)時(shí)調(diào)整DDS輸出和參考模型,增強(qiáng)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
(1)本發(fā)明提供的鐘形振子式角速率陀螺振幅穩(wěn)定方法利用先進(jìn)控制理論，設(shè)計(jì)針對(duì)鐘形振子的基于模型參考狀態(tài)重構(gòu)的自適應(yīng)滑?？刂破?，填補(bǔ)了鐘形振子振幅穩(wěn)定回路控制器設(shè)計(jì)的空白，為鐘形振子振幅穩(wěn)定回路設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)；
(2)本發(fā)明提供的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法提高了驗(yàn)證分析能力和準(zhǔn)確性，為鐘形振子的合理設(shè)計(jì)提供了依據(jù)；
(3)本發(fā)明提供的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法，通過(guò)外界環(huán)境傳感器，實(shí)時(shí)調(diào)整DDS輸出和參考模型,增強(qiáng)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性；
(4)本發(fā)明提供的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法，可使陀螺控制回路的自適應(yīng)能力增強(qiáng)，大大縮短了鐘形振子幅值穩(wěn)定回路的研發(fā)周期，從而縮短了整個(gè)鐘形振子式角速率陀螺開(kāi)發(fā)的時(shí)間，為鐘形振子式角速率陀螺的合理設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。


圖1為鐘形振子式角速率陀螺振子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法流程具體實(shí)施例方式鐘形振子式角速率陀螺的原理是利用發(fā)生諧振的鐘形振子旋轉(zhuǎn)時(shí)引起的振型角度的進(jìn)動(dòng)，來(lái)確定陀螺基座繞慣性空間旋轉(zhuǎn)的角度。為使鐘形振子能產(chǎn)生環(huán)向波數(shù)的理想振型，必須準(zhǔn)確地控制鐘形振子的激振幅值，其穩(wěn)定程度，將直接影響到鐘形振子式角速率陀螺的整體性能。因此我們要對(duì)鐘形振子式角速率陀螺的振幅穩(wěn)定回路進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使鐘形振子能夠產(chǎn)生理想振型，從而更好的敏感輸入角速率。針對(duì)上述狀態(tài)方程描述，本發(fā)明提供的鐘形振子式角速率陀螺振幅穩(wěn)定方法，具體實(shí)施方式
如下
本發(fā)明提供的鐘形振子式角速率陀螺振幅穩(wěn)定方法的主要結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。鐘形振子式角速率的狀態(tài)變量為
權(quán)利要求
1.一種鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法，該方法包括 (1)利用參考模型和觀測(cè)到的鐘形振子Z軸向信號(hào)和軸向信號(hào)，計(jì)算鐘形振子運(yùn)行誤差和誤差變化率； (2)對(duì)Z軸向信號(hào)、_7軸向信號(hào)、振子運(yùn)行誤差和運(yùn)行誤差變化率進(jìn)行集中濾波與狀態(tài)重構(gòu)，重構(gòu)出新?tīng)顟B(tài)Z軸向位移、_7軸向位移軸向位移變化率、_7軸向位移變化率、鐘形振子運(yùn)行誤差和運(yùn)行誤差變化率； (3)根據(jù)給定系統(tǒng)輸入與重構(gòu)的狀態(tài)，設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑?？刂破鳎刂歧娦握褡泳S持穩(wěn)定振幅運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法，其特征在于利用外界環(huán)境輸入傳感器，實(shí)時(shí)調(diào)整DDS輸出和參考模型，以增強(qiáng)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法，其特征在于在步驟(3)中，利用z軸向控制力誤差 ,鐘形振子運(yùn)行誤差^^和運(yùn)行誤差變化率匕、&，z軸向控制力]].，軸向控制力Iy 軸向位移變化率纟和_7軸向位移變化車(chē)I設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑模控制器，生成鐘形振子的合成控制力，維持鐘形振子幅值穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法，其特征在于選取的控制率為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法，其特征在于選取的自適應(yīng)率為
全文摘要
一種鐘形振子式角速率陀螺振子振幅穩(wěn)定方法。該方法包括(1)利用參考模型和觀測(cè)到的鐘形振子x軸向信號(hào)和y軸向信號(hào)，計(jì)算鐘形振子運(yùn)行誤差和誤差變化率；(2)對(duì)x軸向信號(hào)、y軸向信號(hào)、振子運(yùn)行誤差和運(yùn)行誤差變化率進(jìn)行集中濾波與狀態(tài)重構(gòu)，重構(gòu)出新?tīng)顟B(tài)x軸向位移、y軸向位移、x軸向位移變化率、y軸向位移變化率、鐘形振子運(yùn)行誤差和運(yùn)行誤差變化率；(3)根據(jù)給定系統(tǒng)輸入與重構(gòu)的狀態(tài)，設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑模控制器，控制鐘形振子維持穩(wěn)定振幅運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明提高了鐘形振子式角速率陀螺幅值穩(wěn)定程度，縮短了穩(wěn)定時(shí)間，并縮短了整個(gè)鐘形振子式角速率陀螺開(kāi)發(fā)的時(shí)間，為鐘形振子式角速率陀螺的合理設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
文檔編號(hào)G05B13/04GK103048925SQ201210545100
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者付夢(mèng)印, 蘇中, 鄧志紅, 劉洪 , 劉寧, 李擎 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué), 北京信息科技大學(xué)