CN112506040B - 一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法 - Google Patents
一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112506040B CN112506040B CN202011280609.0A CN202011280609A CN112506040B CN 112506040 B CN112506040 B CN 112506040B CN 202011280609 A CN202011280609 A CN 202011280609A CN 112506040 B CN112506040 B CN 112506040B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- driving
- module
- detection
- amplitude
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 98
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 7
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
- G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/567—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode
- G01C19/5691—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode of essentially three-dimensional vibrators, e.g. wine glass-type vibrators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法，包括：驱动检测电极时分复用模块、模数信号转换模块、检测信号幅相解调模块、误差参量辨识模块、幅相控制回路模块、驱动信号调制合成模块和数模信号转换模块；该系统及方法将对陀螺的控制从双通道转化为单通道，进而从根本上消除了双通道间元件参数与电路设计中可能存在的误差，解决双通道增益不一致的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法，特别是一种基于时分复用的全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法，属于智能化仪器仪表领域，涉及惯性仪表控制技术领域。
背景技术
半球谐振陀螺是一种基于科氏效应的固体波动陀螺。相比于传统的三件套结构，新型的两件套结构装配难度更低，因此适用于全角工作模式以及大规模量产。两件套结构的半球谐振陀螺主要由电极基座和半球谐振子两部分组成。在基座表面均匀分布有八个电极，每个对角线上的一对电极两两相连，共组成四对功能固定的电极，分别为：0°驱动电极Dx，45°驱动电极Dy，90°检测电极Sx，135°检测电极Sy。
目前，半球谐振陀螺的驱动和检测电路均采用双通道设计，即两路驱动信号分别连接Dx和Dy，两路检测信号分别连接Sx和Sy。实际情况中，由于元件参数精度和硬件电路设计不理想等原因，信号的传递会存在许多不可预知的误差因素，使得每个通道的增益系数不同。同时，又因为元件工作期间的损耗老化会导致参数变化，使得该增益系数并非定值，也就无法通过提前测量进行补偿。
对于全角模式的半球谐振陀螺，需要驱动电极合力的方向、检测电极解算角度的方向以及振型波腹的方向完全重合才能实现精确的角度测量。然而，双通道驱动的增益不一致会导致两驱动电极的实际合力方向无法对准实际的振型波腹方向，如图2所示，即无法使θ″对准θ。同理，双通道检测的增益不一致将导致通过对检测信号解算得到的振型波腹方向θ′与实际的振型波腹方向θ存在偏差，如图3所示，进而影响到驱动端合力方向的准确性、进动角度解算的准确性，最终使半球谐振陀螺的驻波方位角产生漂移误差。
发明内容
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种从根本上解决双通道增益不一致全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法，该系统及方法将对陀螺的控制从双通道转化为单通道，进而从根本上消除了双通道间元件参数与电路设计中可能存在的误差，解决双通道增益不一致的问题。
为解决上述技术问题，本发明的一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统，包括：驱动检测电极时分复用模块、模数信号转换模块、检测信号幅相解调模块、误差参量辨识模块、幅相控制回路模块、驱动信号调制合成模块和数模信号转换模块；
驱动检测电极时分复用模块，用于按照设定时序交替切换半球谐振子两对驱动电极：0°电极Dx和45°电极Dy分别交替连接驱动通道、两对检测电极：90°电极Sx和135°电极Sy分别交替连接检测通道；
模数信号转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号；
检测信号幅相解调模块，用于按参考信号解调由检测电极敏感得到的检测信号；
误差参量辨识模块，用于辨识幅值控制、正交控制、频率相位控制的误差参量以及驻波方位角θ；
幅相控制回路模块，通过幅值控制回路、正交控制回路、频率相位控制回路，用于将幅值控制、正交控制、频率相位控制的误差参量维持在期望值允许误差范围内；
驱动信号调制合成模块，用于将幅相控制回路模块的输出项调制合成得到0°驱动电极和45°驱动电极上的驱动信号；
数模信号转换模块，用于将数字信号转换为模拟信号。
本发明还包括：
1.检测信号幅相解调模块，用于按参考信号解调由检测电极敏感得到的检测信号具体为：检测信号幅相解调模块将DDS产生与驱动信号同频率的两个相互正交的参考信号Vrc和Vrs，分别与两路检测电极敏感得到的信号S1，S2进行乘法解调，得到sx，sy，cx，cy，S1为90°检测电极的检测信号，S2为135°检测电极的检测信号。
2.误差参量辨识模块，用于辨识幅值控制、正交控制、频率相位控制的误差参量以及驻波方位角θ具体为：误差参量辨识模块将四种信号sx，sy，cx，cy进行重组计算，得出表征半球谐振子振动状态的参数，包括：振型能量E，正交误差Q，驻波方位角θ，参考信号与检测信号的微小相位差δ。
3.幅相控制回路模块，通过幅值控制回路、正交控制回路、频率相位控制回路，用于将幅值控制、正交控制、频率相位控制的误差参量维持在期望值允许误差范围内，具体为：E，Q，δ分别作为幅值控制回路，正交控制回路，相频控制回路的输入，与相对应的预设期望值相减得到误差项，再经过PID控制律作用，使得E，Q，δ三种误差参量平稳维持在期望值允许误差范围内。
4.驱动信号调制合成模块，用于将幅相控制回路模块的输出项调制合成得到0°驱动电极和45°驱动电极上的驱动信号，具体为：将幅相控制回路模块的输出项E_PID，Q_PID，由K_PID乘以频率控制字得到的检测谐振频率以及由驻波方位角θ推导的振型合成角度矩阵，共同调制合成得到0°驱动电极的驱动信号D1和45°驱动电极的驱动信号D2。
本发明还包括采用上述任一全角半球谐振陀螺单通道控制系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：通过施加扫频信号激励半球谐振子进入二阶四波腹振型谐振状态，随后将四对电极分为两组，0°电极和45°电极为一组驱动电极，为维持半球谐振子振型提供能量，90°电极和135°电极为一组检测电极，测量半球谐振子驻波方位角的变化；
步骤2：通过驱动检测电极时分复用模块将步骤1中所述的驱动检测电极按照设定的时序进行时分复用，在电极切换的过程中保留一个弛豫时间r；令0°驱动电极的驱动信号为D1，45°驱动电极的驱动信号为D2，90°检测电极的检测信号为S1，135°检测电极的检测信号为S2；按照设定的时序，以如下方式进行工作循环：D1-r-S1-r-D2-r-S2-r；
步骤3：通过检测信号幅相解调模块将DDS产生与驱动信号同频率的两个相互正交参考信号Vrc和Vrs分别与步骤2中两路检测电极敏感得到的信号S1，S2进行乘法解调，得到sx，sy，cx，cy；
步骤4：通过误差参量辨识模块将步骤3中四种信号sx，sy，cx，cy进行重组计算，得出表征半球谐振子振动状态的参数，包括：振型能量E，正交误差Q，驻波方位角θ，参考信号与检测信号的微小相位差δ，E，Q，δ分别与相对应的预设期望值相减得到误差项，作为幅值控制回路，正交控制回路，相频控制回路的输入；
步骤5：通过幅相控制回路模块将步骤4中的误差项进行控制，使得E，Q，δ三种误差参量平稳维持在期望值给定误差值范围内；
步骤6：通过驱动信号调制合成模块将步骤5中维持稳定的E，Q，δ三种误差参量以及步骤4中驻波方位角θ共同作用，调制合成为施加到步骤2中两路驱动电极的驱动信号D1，D2。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果：
1、本发明的一种基于时分复用的全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法，通过时分复用电极的工作模式，能够有效抑制各电极间电馈通效应以及信号线间串扰产生的误差影响。
2、本发明的一种基于时分复用的全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法，通过单通道驱动以及单通道检测，能够从根本上消除双通道间元件参数与电路设计中可能存在的误差，克服驱动检测电路双通道间增益不一致的问题，为提高两件套结构全角半球谐振陀螺的精度提供一种有效的方法。
附图说明
图1是基于时分复用的全角半球谐振陀螺单通道控制系统框图。
图2是双通道驱动增益不一致导致的驱动合力角度偏移原理图。
图3是双通道检测增益不一致导致的驻波方位角度解算偏移原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步说明。
本发明的一种基于时分复用的全角半球谐振陀螺单通道控制方法，控制系统包括，驱动检测电极时分复用模块、模数信号转换模块、检测信号幅相解调模块、误差参量辨识模块、幅相控制回路模块、驱动信号调制合成模块、数模信号转换模块；
驱动检测电极时分复用模块，用于按照设定时序交替切换半球谐振子两对驱动电极Dx和Dy分别连接驱动通道，两对检测电极Sx和Sy分别连接检测通道；
模数信号转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号；
检测信号幅相解调模块，用于按参考信号解调由检测电极敏感得到的检测信号；
误差参量辨识模块，用于辨识幅值控制、正交控制、频率相位控制的误差参量以及驻波方位角θ；
幅相控制回路模块，通过幅值控制回路、正交控制回路、频率相位控制回路，用于将幅值控制、正交控制、频率相位控制的误差参量平稳维持在期望值附近；
驱动信号调制合成模块，用于将幅相控制回路模块的输出项调制合成得到0°驱动电极和45°驱动电极上的驱动信号；
数模信号转换模块，用于将数字信号转换为模拟信号；
基于上述控制系统，本发明的一种基于时分复用的全角半球谐振陀螺单通道控制方法，包括如下步骤：
步骤1：通过施加扫频信号激励半球谐振子进入二阶四波腹振型谐振状态，随后将四对电极分为两组，0°电极和45°电极为一组驱动电极，为维持半球谐振子振型提供能量，90°电极和135°电极为一组检测电极，测量半球谐振子驻波方位角的变化；
步骤2：通过驱动检测电极时分复用模块将步骤1中所述的驱动检测电极按照设定的时序进行时分复用，在电极切换的过程中保留一个弛豫时间r；令0°驱动电极的驱动信号为D1，45°驱动电极的驱动信号为D2，90°检测电极的检测信号为S1，135°检测电极的检测信号为S2；按照设定的时序，以如下方式进行工作循环：D1-r-S1-r-D2-r-S2-r；
步骤3：通过检测信号幅相解调模块将DDS产生与驱动信号同频率的两个相互正交参考信号Vrc和Vrs，分别与步骤2中两路检测电极敏感得到的信号S1，S2进行乘法解调，得到sx，sy，cx，cy；
步骤4：通过误差参量辨识模块将步骤3中四种信号sx，sy，cx，cy进行重组计算，可以得出表征半球谐振子振动状态的参数如下：振型能量E，正交误差Q，驻波方位角θ，参考信号与检测信号的微小相位差δ。E，Q，δ分别与相对应的预设期望值相减得到误差项，作为幅值控制回路，正交控制回路，相频控制回路的输入；
步骤5：通过幅相控制回路模块将步骤4中的误差项进行控制，使得E，Q，δ三种误差参量平稳维持在期望值附近；
步骤6：通过驱动信号调制合成模块将步骤5中维持稳定的E，Q，δ三种误差参量以及步骤4中驻波方位角θ共同作用，调制合成为施加到步骤2中两路驱动电极的驱动信号D1，D2；
如图1所述，本发明提供了一种基于时分复用的全角半球谐振陀螺单通道控制方法，图1是基于时分复用的全角半球谐振陀螺单通道控制系统框图，包括如下模块：驱动检测电极时分复用模块、模数信号转换模块、检测信号幅相解调模块、误差参量辨识模块、幅相控制回路模块、驱动信号调制合成模块、数模信号转换模块；
驱动检测电极时分复用模块，用于按照设定时序交替切换半球谐振子两对驱动电极Dx和Dy分别连接驱动通道，两对检测电极Sx和Sy分别连接检测通道，使得同一时刻驱动通道仅可以输出D1或D2，同一时刻检测通道仅可以输入S1或S2；
模数信号转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号；
检测信号幅相解调模块，用于按参考信号Vrc和Vrs解调由检测电极敏感得到的检测信号S1，S2，输出sx，sy，cx，cy；
误差参量辨识模块，用于辨识幅值控制误差参量E、正交控制误差参量Q、频率相位控制误差参量δ以及驻波方位角θ；
幅相控制回路模块，通过幅值控制回路、正交控制回路、频率相位控制回路，用于将幅值控制、正交控制、频率相位控制的误差参量平稳维持在期望值附近；
驱动信号调制合成模块，用于将幅相控制回路模块的输出项E_PID，Q_PID，由K_PID乘以频率控制字得到的检测谐振频率以及由驻波方位角θ推导的振型合成角度矩阵，共同调制合成得到0°驱动电极的驱动信号D1和45°驱动电极的驱动信号D2；
数模信号转换模块，用于将数字信号转换为模拟信号；
如图2所述，双通道驱动增益不一致将导致驱动合力角度偏移，两驱动电极的实际合力方向无法对准实际的驻波波腹方向，即无法使θ″对准θ。如图3所述，双通道检测增益不一致将导致解算角度偏移，通过对检测信号解算得到的驻波波腹方向θ′与实际的驻波波腹方向θ存在偏差，进而影响到驱动端合力方向的准确性、进动角度解算的准确性，最终使半球谐振陀螺的驻波方位角产生漂移误差。根据本专利实现的单通道控制，则通道增益将完全一致，在同等增益放缩倍数的前提下，抑制了驻波方位角θ的解算误差以及驱动合力方向对振型波腹的跟踪误差，为提高半球谐振陀螺精度提供了新方法。
采用上述控制系统，全角模式下的单通道控制方法具体工作过程如下：
步骤1：通过施加扫频信号激励半球谐振子进入二阶四波腹振型谐振状态，随后将四对电极分为两组：0°电极Dx和45°电极Dy为一组驱动电极，通过施加能够跟踪谐振频率ω和驻波方位角θ变化的驱动力，为维持半球谐振子振型提供能量；90°电极Sx和135°电极Sy为一组检测电极，通过电容极板间距的变化测量半球谐振子驻波方位角的变化；
步骤2：通过驱动检测电极时分复用模块将步骤1中所述的驱动检测电极按照设定的时序进行时分复用，在电极切换的过程中保留一个弛豫时间r；令0°驱动电极的驱动信号为D1，45°驱动电极的驱动信号为D2，90°检测电极的检测信号为S1，135°检测电极的检测信号为S2；按照设定的时序，以如下方式进行工作循环：D1-r-S1-r-D2-r-S2-r；在同一时刻，仅有一组电极工作在驱动或者检测状态，有效抑制了驱动检测信号走线间的串扰以及谐振子内部电极极板间形成的电馈通效应，提高了检测信号的信噪比；
步骤3：通过检测信号幅相解调模块将DDS产生与驱动信号同频率的两个相互正交的参考信号Vrc和Vrs，分别与步骤2中两路检测电极敏感得到的信号S1，S2进行乘法解调，得到sx，sy，cx，cy；
步骤4：通过误差参量辨识模块将步骤3中四种信号sx，sy，cx，cy进行重组计算，可以得出表征半球谐振子振动状态的参数如下：振型能量E，正交误差Q，驻波方位角θ，参考信号与检测信号的微小相位差δ；
步骤5：通过幅相控制回路模块将步骤4中的误差项进行控制，E，Q，δ分别作为幅值控制回路，正交控制回路，相频控制回路的输入，与相对应的预设期望值相减得到误差项，再经过PID控制律作用，使得E，Q，δ三种误差参量平稳维持在期望值附近；
步骤6：通过驱动信号调制合成模块将步骤5中幅相控制回路模块的输出项E_PID，Q_PID，由K_PID乘以频率控制字得到的检测谐振频率以及步骤4中驻波方位角θ推导的振型合成角度矩阵共同调制合成为施加到步骤2中两路驱动电极的驱动信号D1，D2；
经过步骤1将半球谐振陀螺起振后，步骤2至步骤6构成了由检测-解算-控制-驱动组成的完整闭环控制回路，维持全角半球谐振陀螺长期稳定运行。
本发明提供了一种基于时分复用的全角半球谐振陀螺单通道控制方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统，其特征在于，为单通道驱动和单通道检测，包括：驱动检测电极时分复用模块、模数信号转换模块、检测信号幅相解调模块、误差参量辨识模块、幅相控制回路模块、驱动信号调制合成模块和数模信号转换模块；
所述驱动检测电极时分复用模块，用于按照设定时序交替切换半球谐振子两对驱动电极：0°电极Dx和45°电极Dy分别交替连接驱动通道、两对检测电极：90°电极Sx和135°电极Sy分别交替连接检测通道；
所述模数信号转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号；
所述检测信号幅相解调模块，用于按参考信号解调由检测电极敏感得到的检测信号；
所述误差参量辨识模块，用于辨识幅值控制、正交控制、频率相位控制的误差参量以及驻波方位角θ；
所述幅相控制回路模块，通过幅值控制回路、正交控制回路、频率相位控制回路，用于将幅值控制、正交控制、频率相位控制的误差参量维持在期望值允许误差范围内；
所述驱动信号调制合成模块，用于将幅相控制回路模块的输出项调制合成得到0°驱动电极和45°驱动电极上的驱动信号，由幅相控制回路模块的输出项E_PID和Q_PID，由K_PID乘以频率控制字得到检测信号的谐振频率以及由驻波方位角θ推导的振型合成角度矩阵，共同调制合成得到0°驱动电极的驱动信号D1和45°驱动电极的驱动信号D2；
所述数模信号转换模块，用于将数字信号转换为模拟信号。
2.根据权利要求1所述的一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统，其特征在于：所述检测信号幅相解调模块，用于按参考信号解调由检测电极敏感得到的检测信号具体为：检测信号幅相解调模块将DDS产生与驱动信号同频率的两个相互正交的参考信号Vrc和Vrs，分别与两路检测电极敏感得到的信号S1，S2进行乘法解调，得到sx，sy，cx，cy，S1为90°检测电极的检测信号，S2为135°检测电极的检测信号。
3.根据权利要求2所述的一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统，其特征在于：所述误差参量辨识模块，用于辨识幅值控制、正交控制、频率相位控制的误差参量以及驻波方位角θ具体为：误差参量辨识模块将四种信号sx，sy，cx，cy进行重组计算，得出表征半球谐振子振动状态的参数，包括：振型能量E，正交误差Q，驻波方位角θ，参考信号与检测信号的微小相位差δ。
4.根据权利要求3所述的一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统，其特征在于：所述幅相控制回路模块，通过幅值控制回路、正交控制回路、频率相位控制回路，用于将幅值控制、正交控制、频率相位控制的误差参量维持在期望值允许误差范围内，具体为：E，Q，δ分别作为幅值控制回路，正交控制回路，相频控制回路的输入，与相对应的预设期望值相减得到误差项，再经过PID控制律作用，使得E，Q，δ三种误差参量平稳维持在期望值允许误差范围内。
5.一种采用权利要求1至4任一所述的全角半球谐振陀螺单通道控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过施加扫频信号激励半球谐振子进入二阶四波腹振型谐振状态，随后将四对电极分为两组，0°电极和45°电极为一组驱动电极，为维持半球谐振子振型提供能量，90°电极和135°电极为一组检测电极，测量半球谐振子驻波方位角的变化；
步骤2：通过驱动检测电极时分复用模块将步骤1中所述的驱动检测电极按照设定的时序进行时分复用，在电极切换的过程中保留一个弛豫时间r；令0°驱动电极的驱动信号为D1，45°驱动电极的驱动信号为D2，90°检测电极的检测信号为S1，135°检测电极的检测信号为S2；按照设定的时序，以如下方式进行工作循环：D1-r-S1-r-D2-r-S2-r；
步骤3：通过检测信号幅相解调模块将DDS产生与驱动信号同频率的两个相互正交参考信号Vrc和Vrs分别与步骤2中两路检测电极敏感得到的信号S1，S2进行乘法解调，得到sx，sy，cx，cy；
步骤4：通过误差参量辨识模块将步骤3中四种信号sx，sy，cx，cy进行重组计算，得出表征半球谐振子振动状态的参数，包括：振型能量E，正交误差Q，驻波方位角θ，参考信号与检测信号的微小相位差δ，E，Q，δ分别与相对应的预设期望值相减得到误差项，作为幅值控制回路，正交控制回路，相频控制回路的输入；
步骤5：通过幅相控制回路模块将步骤4中的误差项进行控制，使得E，Q，δ三种误差参量平稳维持在期望值给定误差值范围内；
步骤6：通过驱动信号调制合成模块将步骤5中维持稳定的E，Q，δ三种误差参量以及步骤4中驻波方位角θ共同作用，调制合成为施加到步骤2中两路驱动电极的驱动信号D1，D2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011280609.0A CN112506040B (zh) | 2020-11-16 | 2020-11-16 | 一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011280609.0A CN112506040B (zh) | 2020-11-16 | 2020-11-16 | 一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112506040A CN112506040A (zh) | 2021-03-16 |
| CN112506040B true CN112506040B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=74956367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011280609.0A Active CN112506040B (zh) | 2020-11-16 | 2020-11-16 | 一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112506040B (zh) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112729334B (zh) * | 2020-11-27 | 2022-07-26 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种半球谐振陀螺电极切换间隙检测线路 |
| CN113686356B (zh) * | 2021-08-03 | 2023-04-28 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 基于rbf网络的谐振陀螺零偏在线自补偿系统及方法 |
| CN113587954B (zh) * | 2021-08-06 | 2023-05-23 | 大连海事大学 | 一种全角半球谐振陀螺阻尼不均匀的补偿控制方法及系统 |
| CN113670340B (zh) * | 2021-09-13 | 2022-05-27 | 哈尔滨工业大学 | 基于x/y信号相位差辨识的半球谐振陀螺驻波方位角测量方法及系统 |
| CN114046804B (zh) * | 2021-11-08 | 2023-12-22 | 中国人民解放军国防科技大学 | 速率积分陀螺驱动电极误差辨识方法、装置、系统和介质 |
| CN113899365B (zh) * | 2021-11-22 | 2022-09-09 | 哈尔滨工业大学 | 基于半球谐振陀螺检测通路非对称性参数辨识的驻波方位角测量方法 |
| CN114396927B (zh) * | 2021-11-30 | 2023-08-08 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） | 一种基于soc的半球谐振陀螺时分复用控制方法及系统 |
| CN114608612B (zh) * | 2022-03-11 | 2023-04-28 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 全角模式谐振陀螺阻尼不均漂移在线补偿系统及方法 |
| CN114543843B (zh) * | 2022-03-14 | 2023-06-20 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种谐振陀螺仪通道误差标定校正方法 |
| CN114440852B (zh) * | 2022-03-15 | 2022-10-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种半球谐振陀螺x/y通路驱动增益不对称性误差辨识方法 |
| CN114780903B (zh) * | 2022-05-05 | 2023-02-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种半球谐振陀螺x/y通路驱动增益不对称性及电极非正交误差辨识方法 |
| CN115235444B (zh) * | 2022-07-19 | 2023-02-24 | 青岛哈尔滨工程大学创新发展中心 | 一种用于测量全角半球谐振陀螺的控制回路带宽的方法 |
| CN114964197B (zh) * | 2022-07-29 | 2022-10-28 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种谐振陀螺相位基准自补偿系统及补偿方法 |
| CN115824182B (zh) * | 2022-12-07 | 2024-01-16 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 半球谐振陀螺激励检测方法及系统 |
| CN115876178B (zh) * | 2022-12-19 | 2023-09-29 | 哈尔滨工业大学 | 平板电极式半球谐振陀螺的检测与驱动切换的控制方法 |
| CN115773740B (zh) * | 2023-02-14 | 2023-04-21 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 一种谐振陀螺控制方法及控制系统 |
| CN117928508A (zh) * | 2024-03-20 | 2024-04-26 | 四川图林科技有限责任公司 | 一种全角控制模式的半球谐振陀螺仪驻波方位角解算方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109141390A (zh) * | 2018-06-13 | 2019-01-04 | 东南大学 | 一种基于遗传算法与克隆算法优化的半球谐振陀螺仪模糊pid控制方法及控制电路 |
| CN110865580A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-06 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 基于时分复用的半球谐振陀螺全差分控制系统及控制方法 |
| CN111578966A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-08-25 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于lms算法的半球谐振子特征参数辨识方法 |
-
2020
- 2020-11-16 CN CN202011280609.0A patent/CN112506040B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109141390A (zh) * | 2018-06-13 | 2019-01-04 | 东南大学 | 一种基于遗传算法与克隆算法优化的半球谐振陀螺仪模糊pid控制方法及控制电路 |
| CN110865580A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-06 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 基于时分复用的半球谐振陀螺全差分控制系统及控制方法 |
| CN111578966A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-08-25 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于lms算法的半球谐振子特征参数辨识方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| 全角模式半球谐振陀螺振型控制与角度检测;于翔宇 等;《导航与控制》;20190430;全文 * |
| 力平衡模式下半球谐振陀螺的正交;宫必成;《CNKI》;20200331;全文 * |
| 半球谐振陀螺全角模式信号处理控制方法;张岚昕 等;《导航定位与授时》;20190331;全文 * |
| 半球谐振陀螺全角模式控制技术研究;赵万良 等;《导航定位与授时》;20191130;全文 * |
| 基于平板电极的半球谐振陀螺全角技术研究;蒋春桥 等;《压电与声光》;20200630;全文 * |
| 王旭 等.半球谐振陀螺误差建模补偿与力平衡控制方法研究.《半球谐振陀螺误差建模补偿与力平衡控制方法研究》.2017, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112506040A (zh) | 2021-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112506040B (zh) | 一种全角半球谐振陀螺单通道控制系统及方法 | |
| CN110865580B (zh) | 基于时分复用的半球谐振陀螺全差分控制系统及控制方法 | |
| CN107389097B (zh) | 光纤陀螺Sagnac光纤环本征频率跟踪测量方法 | |
| CN113587954A (zh) | 一种全角半球谐振陀螺阻尼不均匀的补偿控制方法及系统 | |
| CN113551660B (zh) | 一种电极角度存在误差时的半球谐振陀螺振型角获取方法 | |
| CN114964198B (zh) | 基于分时复用的谐振陀螺快速频率追踪系统及实现方法 | |
| CN110426025B (zh) | 一种微机械陀螺实时自动模态匹配方法 | |
| CN101876567A (zh) | 石英晶体微天平的谐振频率的跟踪测试系统及其方法 | |
| CN104038134A (zh) | 一种基于线性霍尔的永磁同步电机转子位置误差校正方法 | |
| CN106124032A (zh) | 一种光频调制器调制延迟的数字化测量方法及装置 | |
| CN114440933A (zh) | 一种谐振陀螺仪旋转调制标度自校正系统 | |
| US7490015B2 (en) | Method for controlling/regulating a physical quantity of a dynamic system, in particular a micromechanical sensor | |
| CN115077564B (zh) | 一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法 | |
| CN115143948A (zh) | 一种基于光纤陀螺本征频率实时补偿标度因数的方法 | |
| CN102003957A (zh) | 四频激光陀螺零偏补偿方法 | |
| CN214583300U (zh) | 基于虚拟科里奥利力的全角模式谐振陀螺在线校正装置 | |
| CN111964658B (zh) | 一种旋转场驱动的核磁共振陀螺闭环磁共振方法 | |
| CN102023006A (zh) | 四频激光陀螺电子读出系统 | |
| CN104515516A (zh) | 一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺数字控制电路 | |
| CN103759722A (zh) | 一种环形陀螺仪的静电调整方法及静电调整系统 | |
| Wei et al. | Standing Wave Vector Control Error Analysis and Suppression Method for Rate Integrating Hemispherical Resonator Gyro | |
| CN117346821A (zh) | 一种半球谐振陀螺驻波方位角解算方法 | |
| Wu et al. | Design of an automatic mode-matching system for MEMS gyroscope | |
| Zou et al. | Software-Based Resolver-to-Digital Converter Using an α-β-γ Filter | |
| JP2595523B2 (ja) | 位相同期発振器の伝達特性測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |