一種動力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種動力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路，由一個陀螺儀、兩個力矩器、一個控制器和一個兩輸入輸出解耦器組成。本發(fā)明設(shè)計的控制器包含一個二輸入控制解耦器、兩個相同的二階積分器和兩個相同的滯后超前環(huán)節(jié)，為2×2維多輸入多輸出傳遞函數(shù)矩陣，可實現(xiàn)對兩個交鏈回路的解耦；兩個積分環(huán)節(jié)使捷聯(lián)慣性系統(tǒng)成為一個II型系統(tǒng)，二階積分環(huán)節(jié)可消除與常值角速度變化率有關(guān)的誤差，從而提高伺服回路系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度；滯后超前環(huán)節(jié)可提高系統(tǒng)低頻段的動態(tài)增益，有利于減小動態(tài)誤差。在伺服控制回路中增加輸出解耦環(huán)節(jié)，可克服由于伺服回路的兩個電流輸出值與角速度之間的交鏈問題，提高捷聯(lián)慣性系統(tǒng)的輸出精度。
【專利說明】一種動力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種捷聯(lián)慣性測量裝置的伺服控制回路，尤其涉及一種動力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路，屬于用于高精度角速度測量的航空、航天領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]動力調(diào)諧陀螺儀是一種用撓性元件對高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子構(gòu)成萬向接頭式支承的兩自由度陀螺儀。在調(diào)諧轉(zhuǎn)速下，平衡環(huán)的動態(tài)力矩抵消了撓性支承德彈性約束力矩，使陀螺轉(zhuǎn)子成為不受約束的自由轉(zhuǎn)子，因此稱為動力調(diào)諧陀螺儀(簡稱動調(diào)陀螺儀)。
[0003]捷聯(lián)系統(tǒng)中應(yīng)用的動調(diào)陀螺儀與載體固連，載體的角運動將直接加到陀螺儀上。由于開路狀態(tài)的動調(diào)陀螺儀只限于在小角度范圍內(nèi)工作，因此在捷聯(lián)系統(tǒng)中應(yīng)用的動力調(diào)諧陀螺儀，一定要將其輸出通過再平衡回路送到相應(yīng)的力矩器，使陀螺儀工作于閉路狀態(tài)。在這種條件下，力矩器對轉(zhuǎn)子施加力矩，驅(qū)使轉(zhuǎn)子跟蹤殼體運動，動調(diào)陀螺儀的失調(diào)角始終保持在零附近，通過輸送到力矩器的電流(或電壓、脈沖頻率)來測量載體繞陀螺儀輸出軸的角速度。動調(diào)陀螺儀是一個兩自由度陀螺儀，其輸出環(huán)節(jié)和進動環(huán)節(jié)都存在交鏈和耦合。為設(shè)計方便，國內(nèi)現(xiàn)有的動調(diào)陀螺儀伺服回路都簡化看作單輸入單輸出系統(tǒng)，但其缺點是由于沒有進行解耦會引起陀螺儀的高頻章動運動，使系統(tǒng)輸出噪聲較大。雖然此系統(tǒng)已在不同型號中得到應(yīng)用，但隨著高精度角速度測量的需求越來越迫切，需重新展開對動調(diào)陀螺儀伺服回路的控制器設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種動力調(diào)諧陀螺儀伺服控制回路，本發(fā)明通過對陀螺儀兩個伺服回路之間的控制解耦以克服高頻章動運動，通過輸出解耦以消除兩個通道之間的輸出交鏈以提高系統(tǒng)的輸出精度。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種動力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路，由一個陀螺儀、兩個力矩器、一個控制器和一個兩輸入輸出解耦器組成，當動力調(diào)諧陀螺儀的安裝載體沿動力調(diào)諧陀螺儀兩個輸入軸方向有角速度輸入時，動力調(diào)諧陀螺儀的殼體相對轉(zhuǎn)子在兩個輸入軸方向分別偏離一個角度從而產(chǎn)生兩路偏差信號，動力調(diào)諧陀螺儀兩個輸入軸上的傳感器分別檢測到兩路偏差信號并形成兩路電信號，控制器中的兩輸入控制解耦器將兩個傳感器形成的電信號進行解耦得到兩路電信號，兩路電信號作為控制器中二階積分環(huán)節(jié)和超前滯后環(huán)節(jié)的輸入量，控制器中二階積分環(huán)節(jié)和超前滯后環(huán)節(jié)的兩路輸出量分別反饋至與輸入電信號對應(yīng)輸入軸正交方向上的力矩器，兩個力矩器根據(jù)反饋的電信號分別產(chǎn)生再平衡力矩使陀螺儀轉(zhuǎn)子進動以消除兩個輸入軸方向的偏差信號，控制器最終輸出的兩路電信號經(jīng)過一個兩輸入輸出解耦器進行解耦，兩輸入輸出解耦器的解耦結(jié)果作為動力調(diào)諧陀螺儀的輸出結(jié)果，所述控制器由一個兩輸入控制解耦器、兩個相同的二階積分環(huán)節(jié)和兩個相同的超前滯后環(huán)節(jié)組成，控制器的傳遞函數(shù)為:、
【權(quán)利要求】
1.一種動力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路，其特征在于:由一個陀螺儀、兩個力矩器、一個控制器和一個兩輸入輸出解耦器組成，當動力調(diào)諧陀螺儀的安裝載體沿動力調(diào)諧陀螺儀兩個輸入軸方向有角速度輸入時，動力調(diào)諧陀螺儀的殼體相對轉(zhuǎn)子在兩個輸入軸方向分別偏離一個角度從而產(chǎn)生兩路偏差信號，動力調(diào)諧陀螺儀兩個輸入軸上的傳感器分別檢測到兩路偏差信號并形成兩路電信號，控制器中的兩輸入控制解耦器將兩個傳感器形成的電信號進行解耦得到兩路電信號，兩路電信號作為控制器中二階積分環(huán)節(jié)和超前滯后環(huán)節(jié)的輸入量，控制器中二階積分環(huán)節(jié)和超前滯后環(huán)節(jié)的兩路輸出量分別反饋至與輸入電信號對應(yīng)輸入軸正交方向上的力矩器，兩個力矩器根據(jù)反饋的電信號分別產(chǎn)生再平衡力矩使陀螺儀轉(zhuǎn)子進動以消除兩個輸入軸方向的偏差信號，控制器最終輸出的兩路電信號經(jīng)過一個兩輸入輸出解耦器進行解耦，兩輸入輸出解耦器的解耦結(jié)果作為動力調(diào)諧陀螺儀的輸出結(jié)果，所述控制器由一個兩輸入控制解耦器、兩個相同的二階積分環(huán)節(jié)和兩個相同的超前滯后環(huán)節(jié)組成，控制器的傳遞函數(shù)為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力調(diào)諧陀螺儀解耦伺服控制回路，其特征在于:所述兩輸入輸出解耦器的傳遞函數(shù)為
【文檔編號】G05B13/00GK103543636SQ201310439308
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】魏宗康, 武俊勇, 彭智宏 申請人:北京航天控制儀器研究所