CN104713557B - 一种激光惯导系统陀螺自动选模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于惯性技术，涉及一种激光惯导系统陀螺自动选模方法。本发明包括：1）激光惯导系统以固定步长递增的方式给陀螺稳频控制压电陶瓷执行机构施加扫模控制信号，执行机构推动反射镜完成激光陀螺的扫模，同时得到扫模范围内的光强响应的极大和极小值；2）根据光强响应极值计算光强门限P0；3）重新开始二次扫模，记录三个相邻步长对应的直流光强响应值P1、P2、P3，表明找到了第一个模态，记录N=1；4）扫模控制信号递增300个码值以后，重复步骤三找到第二个模态，记录N=2时；5）扫模控制信号递增300个码值以后，重复步骤三找到第三个模态，记录N=3时结束，同时记录当前的控制信号码值。本发明选模的快速性好。

Description

一种激光惯导系统陀螺自动选模方法
技术领域
本发明属于惯性技术，涉及一种激光惯导系统陀螺自动选模方法。
背景技术
激光惯导系统以激光陀螺为核心部件，为测量载体提供高精度(角秒级)角位置和角速率信号，无论在航天航空,还是在其它技术领域都得到了广泛应用。激光陀螺必须通过控制系统使其工作在谐振态下才能发挥出其高精度的测角性能，而在特定的工作环境下，在稳频系统的控制下可以出现多个谐振模态，这些模态对应陀螺谐振时不同的光腔长度，同时也是陀螺直流光强的局部最大点。本发明主要目的为了解决以前陀螺稳频控制系统存在的缺陷，以前的选模操作是在陀螺启动后，直接给稳频控制执行机构施加一个固定的控制电压，通过闭环控制最终锁定一个模态。这种方式存在几个问题，一是锁定的模态是随机的，存在稳频溢出的风险；二是由于非谐振模态局部光强极大值的存在会干扰稳频系统，导致稳频工作在这些区域上，陀螺表现出性能严重衰减。本发明涉及的自动选模方法很好地解决了这个问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种激光惯导系统陀螺自动选模方法，为激光惯导系统的核心部件—激光陀螺选择合适的初始设模信号，以确保其工作在理想的谐振模态上。
本发明的总体思路为：在惯导系统初始上电的时刻，控制稳频系统进行开环连续扫模（即通过连续改变压电执行机构的控制电压，使陀螺光腔长度发生连续的形变），同时采集陀螺直流光强响应，根据光强响应的数据确定合适的光强门限P0，然后以固定步长进行扫模，过程中采用数据滑动的方式记录P1、P2、P3三个相邻步长对应的直流光强响应值，根据光强门限P0和采集到的三个光强值，依照一定的逻辑关系循环判断，直到找到第三个谐振模态（陀螺工作模态一般设计为5至6个，取第三个基本为压电执行机构工作范围的中间值）。
本发明的技术方案是：一种激光惯导系统陀螺自动选模方法，其特征为所述方法包括以下步骤：
步骤一：激光惯导系统启动以后，以固定步长递增的方式给陀螺稳频控制压电陶瓷执行机构施加扫模控制信号，执行机构发生连续形变推动反射镜完成激光陀螺的扫模过程，同时通过采集到的光强信号得到扫模范围内的光强响应的极大和极小值；
步骤二：根据光强响应极值计算光强门限P0；
步骤三：重新开始二次扫模，在扫模过程中，采用数据滑动的方式实时记录三个相邻步长对应的直流光强响应值P1、P2、P3，并且当同时满足以下三个条件：P2-P1>5、P3-P2>5、P2>P0，表明找到了第一个模态，记录N=1；
步骤四：扫模控制信号递增300个码值以后，重复步骤三找到第二个模态，记录N=2时；
步骤五：扫模控制信号递增300个码值以后，重复步骤三找到第三个模态，记录N=3时结束，同时记录当前的控制信号码值。
本发明的有益效果是：本发明激光惯导系统陀螺自动选模方法，系统每次启动都先进行开环扫模，根据扫模结果设定工作模态后再进入稳频闭环工作状态，防止因时效引起的陀螺谐振模形态变化造成选模失败，提高了系统选模的可靠性；系统启动后，完成自动选模过程仅需要10秒左右，不影响惯导系统的准备时间，选模的快速性好。
附图说明
图1为本发明激光惯导系统陀螺自动选模方法一种具体实施方式的逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
参见图1，本发明激光惯导系统陀螺自动选模方法的一种具体实施方式如下：
1)以码值4为固定步长递增的方式给陀螺稳频控制压电陶瓷执行机构施加扫模控制信号，扫模控制信号变化码值范围为0～3000，执行机构发生连续形变推动反射镜完成激光陀螺的扫模过程，同时通过采集到的光强信号得到扫模范围内的光强响应的极大Pmax和极小值Pmin；
2)根据光强响应极值计算光强门限P0=（Pmax+Pmin）/2；
3)重新开始二次扫模，在扫模过程中，采用数据滑动的方式实时记录三个相邻步长对应的直流光强响应值P1、P2、P3，并且当同时满足以下三个条件：P2-P1>5、P3-P2>5、P2>P0，表明找到了第一个模态，记录N=1；
4)扫模控制信号递增300个码值以后，重复步骤三找到第二个模态，记录N=2时；
5)扫模控制信号递增300个码值以后，重复步骤三找到第三个模态，记录N=3时结束，同时记录当前的控制信号码值。
某型飞机用激光惯导已采用本发明提供的自动选模方法，实现了预想的结果。以步长码值4从0到3000递增进行扫模，扫模捕获的模数量不少于5个，根据实时计算出的光强门限有效防止了稳频系统工作在非谐振态的局部光强极值点上，同时能够准确锁定在第三个模态上，避免了全温度范围工作稳频溢出的问题，从多套产品的调试结果统计看，本发明提供的方法有效解决了旧方法的缺陷，成功率为100%。

Claims (1)

1.一种激光惯导系统陀螺自动选模方法，其特征为所述方法包括以下步骤：
步骤一：激光惯导系统启动以后，以固定步长递增的方式给陀螺稳频控制压电陶瓷执行机构施加扫模控制信号，执行机构发生连续形变推动反射镜完成激光陀螺的扫模过程，同时通过采集到的光强信号得到扫模范围内的光强响应的极大和极小值；
步骤二：根据光强响应极值计算光强门限P0；
步骤三：重新开始二次扫模，在扫模过程中，采用数据滑动的方式实时记录三个相邻步长对应的直流光强响应值P1、P2、P3，并且当同时满足以下三个条件：P2-P1>5、P3-P2>5、P2>P0，表明找到了第一个模态，记录N＝1；
步骤四：扫模控制信号递增300个码值以后，采用数据滑动的方式实时记录三个相邻步长对应的直流光强响应值P1′、P2′、P3′，并且当同时满足以下三个条件：P2′-P1′>5、P3′-P2′>5、P2′>P0，表明找到了第二个模态，记录N＝2；
步骤五：扫模控制信号递增300个码值以后，采用数据滑动的方式实时记录三个相邻步长对应的直流光强响应值P1″、P2″、P3″，并且当同时满足以下三个条件：P2″-P1″>5、P3″-P2″>5、P2″>P0，表明找到了第三个模态，记录N＝3，此时结束，同时记录当前的控制信号码值。
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