CN109104902B - 一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺正交控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺正交控制电路，包括陀螺表头、振动检测电路、模数转换器、信号解调器、低通滤波器、环路控制器、∑-Δ数模转换器及高压驱动电路；振动检测电路输出信号至模数转换器，模数转换器输出信号至信号解调器，信号解调器输出信号至低通滤波器，低通滤波器输出信号至环路控制器，环路控制器输出信号至∑-Δ数模转换器，∑-Δ数模转换器输出信号至高压驱动电路。本发明的电路具有控制精度高，抗干扰能力强、硬件电路结构简单、体积小的特点，适用于卫星姿态控制系统的半球谐振陀螺组合。
Description
技术领域
本发明涉及卫星控制系统，尤其适用于卫星姿态控制系统的半球谐振陀螺组合。
背景技术
现有卫星用的半球谐振陀螺及半球谐振陀螺组合，主要采用全模拟控制或半数字化控制方式，其控制电路通过复杂的模拟器件对陀螺敏感器组件进行控制与信号读取。
现有半数字化控制方式的不足：一是信号处理过于简单；二是模数转换精度低；三是模数转换的硬件电路复杂；四是外部环境对硬件电路的影响大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供了一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺正交控制电路，它能够有效地提高陀螺正交回路数字控制电路的数字信号处理精度和数模转换精度，从而提高半球陀螺的控制精度，并降低硬件电路的复杂度，减小外部环境对电路精度的影响。
为解决上述技术问题，本发明的一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺正交控制电路，包括陀螺表头、振动检测电路、模数转换器、信号解调器、低通滤波器、环路控制器、∑-Δ数模转换器及高压驱动电路；振动检测电路输出信号至模数转换器，模数转换器输出信号至信号解调器，信号解调器输出信号至低通滤波器，低通滤波器输出信号至环路控制器，环路控制器输出信号至∑-Δ数模转换器，∑-Δ数模转换器输出信号至高压驱动电路。
进一步，所述∑-Δ数模转换器包括：∑-Δ调制器、1bit数模转换器、模拟低通滤波器，环路控制器输出信号至∑-Δ调制器，∑-Δ调制器输出信号至1bit数模转换器，1bit数模转换器输出信号至模拟低通滤波器，模拟低通滤波器输出信号至高压驱动电路。
本发明采用的正交回路数字控制电路，与现有技术相比，其优点和有益效果是：
1.采用全数字化设计，将现有的陀螺模拟控制中除陀螺敏感器件、数模/模数转换外的所有模拟控制电路替代为可编程的数字电路；
2.数字信号处理精度高；
3.采用∑-Δ方式进行数模转换，精度高，模拟硬件少，受外部环境影响小；
4.设计成本低，周期短，易于调试。
附图说明
图1是本发明一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺正交控制电路框图。
具体实施方式
以下将结合附图和实施对本发明作进一步描述。
如图1所示为本发明一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺正交控制电路框图。其中，1为陀螺表头，2为信号检测电路，3为模数转换电路，4为数字信号解调器，5为数字低通滤波器，6为数字环路控制器，7为∑-Δ调制器，8为1bit数模转换器，9为模拟低通滤波器，10为高压驱动电路。
陀螺的模拟信号首先由陀螺表头1振动产生，振动信号由信号检测电路2完成振动信号到电信号的转换；所得的模拟电信号进入模数转换电路3转换为数字信号；然后数字信号进入数字信号解调器4，得到解调后的数字信号；解调后的数字信号再经过数字低通滤波器5滤波，得出正交回路控制所需的数字信号，低通滤波结果进入数字环路控制器6，完成正交控制回路的控制信号生成；产生的控制信号经过∑-Δ调制器7进行转换，转换后的数字信号经过1bit数模转换器8和模拟低通滤波器9，将数字信号转换成模拟电信号，然后经过高压驱动电路10，转换为高压驱动信号输入陀螺表头1完成半球谐振陀螺正交回路的整个控制过程。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (2)
1.一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺正交控制电路，其特征在于，包括陀螺表头、振动检测电路、模数转换器、信号解调器、低通滤波器、环路控制器、∑-Δ数模转换器及高压驱动电路；
陀螺的模拟信号首先由陀螺表头振动产生，振动信号由振动检测电路完成振动信号到电信号的转换；所得的模拟电信号进入模数转换电路转换为数字信号；然后数字信号进入信号解调器，得到解调后的数字信号；解调后的数字信号再经过低通滤波器滤波，得出正交回路控制所需的数字信号，低通滤波结果进入环路控制器，完成正交控制回路的控制信号生成；环路控制器输出信号至∑-Δ数模转换器，∑-Δ数模转换器输出信号至高压驱动电路，转换为高压驱动信号输入陀螺表头完成半球谐振陀螺正交回路的整个控制过程。
2.根据权利要求1所述的基于力平衡模式的半球谐振陀螺正交控制电路，其特征在于，所述∑-Δ数模转换器包括：∑-Δ调制器、1bit数模转换器、模拟低通滤波器，环路控制器输出信号至∑-Δ调制器，∑-Δ调制器输出信号至1bit数模转换器，1bit数模转换器输出信号至模拟低通滤波器，模拟低通滤波器输出信号至高压驱动电路。
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| CN201418008564.0A CN109104902B (zh) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | 一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺正交控制电路 |
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| CN (1) | CN109104902B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113614490A (zh) * | 2019-03-22 | 2021-11-05 | 松下知识产权经营株式会社 | 陀螺仪装置的ftr回路 |
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2014
- 2014-12-10 CN CN201418008564.0A patent/CN109104902B/zh active Active
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