CN110954082A - 一种光纤陀螺仪闭环控制中冲击滤波门限值的设定方法 - Google Patents

一种光纤陀螺仪闭环控制中冲击滤波门限值的设定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种闭环控制回路中冲击滤波门限值的设定方法，包括以下步骤：第一步：确定冲击滤波的直接输入须满足的条件；第二步：确定外界极限冲击条件下的陀螺采样值与闭环回路内部门冲击滤波功能的直接输入值Xcj的关系；第三步：利用陀螺采样值计算A0t；第四步：建立门限值S的计算模型。本发明的优点是，通过建立数学模型，解决了外界极限冲击情况下，控制回路内部冲击滤波功能的门限值无法准确设定的难题。该方法适用于各型光纤陀螺，通用性强，可以根据不同型号应用需求准确设定控制回路内部的冲击滤波门限值，从而使陀螺控制软件可以在控制回路内部有效判别外界的极限冲击条件，确保陀螺正常工作。该方法具有较强的工程化实用性。

Description

一种光纤陀螺仪闭环控制中冲击滤波门限值的设定方法
技术领域
本发明属于一种光纤陀螺仪的冲击滤波门限值的设定方法，具体涉及一种闭环控制回路中冲击滤波门限值的设定方法。
背景技术
光纤陀螺是基于Sagnac效应实现角速度测量的装置。闭环光纤陀螺工作系统本身包括光路部分和电路及软件部分。光纤陀螺的光路部分是光纤陀螺的互易性结构部分，它将干涉后的光束送入探测器以便完成光电转换，即将干涉光信号所含的相位差信息转变为探测器输出电流的变化。光纤陀螺的电路及软件部分是光纤陀螺的信号检测和处理部分，它通过A/D、FPGA以及D/A的电路元器件将探测器输出的电信号经过软件控制处理转化为陀螺的输出信号和Y波导的相位调制信号反馈到光路，从而实现闭环回路。
陀螺软件控制处理通常采用数字相位阶梯波实现闭环回路的控制，在信号处理电路中将检测到的探测器电信号通过软件进行数字解调、然后进行冲击滤波、增益转换、消除死区等补偿措施得到闭环补偿后的相位误差信号、该信号经过数字积分后一方面经过向下抽样滤波器后转换为低采样率的数字量作为陀螺的角速度输出信号，另一方面经过第二次数字积分产生阶梯波，该阶梯波信号再与偏置调置信号相叠加后，经数模转换送入光路，作为闭环反馈到光路的输入信号，从而与光路一起形成闭环回路，完成角速度测量工作。
冲击滤波功能需要设置超门限值来保证极限情况下陀螺能够正常工作，但是由于冲击滤波功能处于闭环控制回路内部，闭环控制的采样输入值首先要经过光路再经过中值解调后才进入冲击滤波环节，因此冲击滤波功能的输入值是软件运行过程中的值，无法事先获知。从而，其门限值如何准确设定的问题一直困扰着设计人员。
发明内容
本发明的目的是提供一种闭环控制回路中冲击滤波门限值的设定方法，通过建立数学模型，解决外界极限冲击情况下，控制回路内部冲击滤波功能的门限值无法准确设定的问题。
本发明是这样实现的，一种闭环控制回路中冲击滤波门限值的设定方法，包括以下步骤：
第一步：确定冲击滤波的直接输入须满足的条件；
第二步：确定外界极限冲击条件下的陀螺采样值与闭环回路内部门冲击滤波功能的直接输入值Xcj的关系；
第三步：利用陀螺采样值计算A0t；
第四步：建立门限值S的计算模型。
所述的第一步为设闭环回路内部冲击滤波功能的直接输入为Xcj，门限值为S，则超门限值需要满足:
Xcj＞S (1)
所述的第二步为设当前时刻陀螺采样值为Xt，中值解调中当前时刻中值为A0t，则：
Xcj＝4*Xt-A0t (2)
所述的第三步为设某前一时刻陀螺采样值Xt-1，中值累加值为Abuffer，中值初值为Ac，中值解调中前一时刻中值为A0t-1，则：
Abuffer＝(4*Xt-1-A0t-1)*256 (3)
A0t＝Abuffer/256+Ac (4)
得到：
A0t＝4*Xt-1-A0t-1+Ac (5)
由于控制程序可以运行在任何时刻，这里就假定控制程序初始运行部分，因此可以认为公式(5)中的
A0t-1＝Ac (6)
将公式(6)代入公式(5)，得到：
A0t＝4*Xt-1 (7)
所述的第四步为将公式(7)代入第二步公式(2)和第一步公式(1)中，得到：
S＜4*(Xt-Xt-1)
所述的第四步为，若外界极限冲击条件下，陀螺相邻两个时刻的采样值为1000，则冲击滤波功能的门限值应设定为4000。
本发明的优点是，通过建立数学模型，解决了外界极限冲击情况下，控制回路内部冲击滤波功能的门限值无法准确设定的难题。该方法适用于各型光纤陀螺，通用性强，可以根据不同型号应用需求准确设定控制回路内部的冲击滤波门限值，从而使陀螺控制软件可以在控制回路内部有效判别外界的极限冲击条件，确保陀螺正常工作。该方法具有较强的工程化实用性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细介绍：
一种闭环控制回路中冲击滤波门限值的设定方法，包括以下步骤：
第一步：确定冲击滤波的直接输入须满足的条件；
设闭环回路内部冲击滤波功能的直接输入为Xcj，门限值为S，则超门限值需要满足:
Xcj＞S (1)
第二步：确定外界极限冲击条件下的陀螺采样值与闭环回路内部门冲击滤波功能的直接输入值Xcj的关系；
设当前时刻陀螺采样值为Xt，中值解调中当前时刻中值为A0t，则：
Xcj＝4*Xt-A0t (2)
第三步：利用陀螺采样值计算A0t；
设某前一时刻陀螺采样值Xt-1，中值累加值为Abuffer，中值初值为Ac。中值解调中前一时刻中值为A0t-1，则:
Abuffer＝(4*Xt-1-A0t-1)*256 (3)
A0t＝Abuffer/256+Ac (4)
得到：
A0t＝4*Xt-1-A0t-1+Ac (5)
由于控制程序可以运行在任何时刻，这里就假定控制程序初始运行部分，因此可以认为公式(5)中的
A0t-1＝Ac (6)
将公式(6)代入公式(5)，得到：
A0t＝4*Xt-1 (7)
第四步：建立门限值S的计算模型。
将公式(7)代入第二步公式(2)和第一步公式(1)中，得到：
S＜4*(Xt-Xt-1)
例如：若外界极限冲击条件下，陀螺相邻两个时刻的采样值为1000，则冲击滤波功能的门限值应设定为4000。

Claims (6)

1.一种闭环控制回路中冲击滤波门限值的设定方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：确定冲击滤波的直接输入须满足的条件；
第二步：确定外界极限冲击条件下的陀螺采样值与闭环回路内部门冲击滤波功能的直接输入值Xcj的关系；
第三步：利用陀螺采样值计算A0t；
第四步：建立门限值S的计算模型。
2.如权利要求1所述的一种闭环控制回路中冲击滤波门限值的设定方法，其特征在于：所述的第一步为设闭环回路内部冲击滤波功能的直接输入为Xcj，门限值为S，则超门限值需要满足:
Xcj＞S (1)。
3.如权利要求1所述的一种闭环控制回路中冲击滤波门限值的设定方法，其特征在于：所述的第二步为设当前时刻陀螺采样值为Xt，中值解调中当前时刻中值为A0t，则：
Xcj＝4*Xt-A0t (2)。
4.如权利要求1所述的一种闭环控制回路中冲击滤波门限值的设定方法，其特征在于：所述的第三步为设某前一时刻陀螺采样值Xt-1，中值累加值为Abuffer，中值初值为Ac，中值解调中前一时刻中值为A0t-1，则：
Abuffer＝(4*Xt-1-A0t-1)*256 (3)
A0t＝Abuffer/256+Ac (4)
得到：
A0t＝4*Xt-1-A0t-1+Ac (5)
由于控制程序可以运行在任何时刻，这里就假定控制程序初始运行部分，因此可以认为公式(5)中的
A0t-1＝Ac (6)
将公式(6)代入公式(5)，得到：
A0t＝4*Xt-1 (7)。
5.如权利要求1所述的一种闭环控制回路中冲击滤波门限值的设定方法，其特征在于：所述的第四步为将公式(7)代入第二步公式(2)和第一步公式(1)中，得到：
S＜4*(Xt-Xt-1)。
6.如权利要求1所述的一种闭环控制回路中冲击滤波门限值的设定方法，其特征在于：所述的第四步为，若外界极限冲击条件下，陀螺相邻两个时刻的采样值为1000，则冲击滤波功能的门限值应设定为4000。
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