CN113790736B - 一种动力调谐陀螺仪安装误差角补偿方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种动力调谐陀螺仪安装误差角补偿方法及电路，动力调谐陀螺仪的再平衡电路包括X通道、Y通道，该方法将X通道功率放大器输出电压分压后接入Y通道功率放大器输入端，调节分压电压使得Y通道再平衡电路输出电压为0；将Y通道功率放大器输出电压分压后接入X通道功率放大器输入端，调节分压电压使得X通道再平衡电路输出电压为0。本发明通过补偿电路修正陀螺仪再平衡电路输出电压值，达到安装误差角补偿的目的，提高陀螺仪在系统使用中的精度。
Description
技术领域
本发明属于陀螺仪技术领域，具体涉及一种动力调谐陀螺仪安装误差角补偿方法及电路,应用于动力调谐陀螺仪再平衡电路中。
背景技术
安装误差角是指陀螺仪电气输出轴与壳体敏感轴的不重合，它是由陀螺仪内部传感器组件和力矩器组件的制造及装配误差产生的。目前动力调谐陀螺仪安装误差角可以在系统中通过软件实现补偿，此种方式需要系统级产品增加计算机电路板、标定试验、软件调试、系统验证等工作，该补偿方式工作量大、成本高、效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力调谐陀螺仪安装误差角补偿方法及电路，通过补偿电路修正陀螺仪再平衡电路输出电压值，达到安装误差角补偿的目的，提高陀螺仪在系统使用中的精度。
本发明实现上述目的采用的技术方案如下：
本发明提供了一种动力调谐陀螺仪安装误差角补偿方法，动力调谐陀螺仪的再平衡电路包括X通道、Y通道，将X通道功率放大器输出电压分压后接入Y通道功率放大器输入端，调节分压电压使得Y通道再平衡电路输出电压为0；将Y通道功率放大器输出电压分压后接入X通道功率放大器输入端，调节分压电压使得X通道再平衡电路输出电压为0。
进一步地，X通道分压系数KY计算方法如下
其中，α为X轴安装误差角，Ktx、Kty—分别为陀螺仪X轴和Y轴力矩器标度因数，K1—陀螺仪X轴功率放大器电压放大倍数；
Y通道分压系数KX计算方法如下
其中，β为Y轴安装误差角，K2—陀螺仪Y轴功率放大器电压放大倍数。
进一步地，当α、β为正值时，分压系数为正，当α、β为负值时，分压系数为负。
本发明还提供了一种动力调谐陀螺仪安装误差角补偿电路，再平衡电路包括X通道、Y通道，分别与陀螺仪X轴、Y轴的传感器和力矩器连接形成闭合回路；所述再平衡电路包括功率放大器；X通道功率放大器的输出电压通过分压部件连通Y通道功率放大器输入端，Y通道功率放大器的输出电压通过分压部件连通X通道功率放大器输入端。
进一步地，每个闭合回路依次连接传感器、再平衡电路、力矩器以及陀螺转子运动模块。
进一步地，再平衡电路的功率放大器前还包括依次连通的前置放大器、相敏解调器、低通滤波器、1N陷波器、校正器。
进一步地，分压部件为分压电阻。
进一步地，X通道分压部件分压系数KY计算方法如下
其中，α为X轴安装误差角，Ktx、Kty—分别为陀螺仪X轴和Y轴力矩器标度因数，K1—陀螺仪X轴功率放大器电压放大倍数；
Y通道分压部件分压系数KX计算方法如下
其中，β为Y轴安装误差角，K2—陀螺仪Y轴功率放大器电压放大倍数。
本发明与现有技术相比的有益效果：
本发明设计的动力调谐陀螺仪安装误差角补偿方法，将一个通道的功率放大器输出电压分压后接入另一通道功率放大器输入，对两输出轴再平衡电路输出电压进行修正，将陀螺仪的电气输出轴修正到壳体敏感轴上，实现陀螺仪的输出轴与壳体敏感轴重合的同时，使两输出轴正交。本发明无需系统额外标定，电路简单、控制容易、实时性好、成本低、效率高。本发明在陀螺部件级实现安装误差角补偿，有利于提高陀螺仪在系统使用中的精度。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为典型动力调谐陀螺仪再平衡电路原理框图；
图2为本发明具体实施例提供的动力调谐陀螺仪安装误差角补偿电路的原理框图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明设计的动力调谐陀螺仪安装误差角补偿方法在再平衡电路中实现,如图1所示，动力调谐陀螺仪再平衡电路包括X、Y两个通道，每个通道分别和陀螺仪的X轴、Y轴传感器和力矩器连接，组成闭合回路，分别输出与陀螺仪X轴、Y轴输入角速率成正比的电压值。再平衡电路X、Y通道均包括前置放大器、相敏解调、低通滤波、1N陷波、校正环节、功率放大器等部分。
动力调谐陀螺仪安装误差角补偿原理为，采用将一个通道的功率放大器输出电压分压后接入另一通道功率放大器输入的方式对两输出轴再平衡电路输出电压进行修正，将陀螺仪的电气输出轴修正到壳体敏感轴上，实现陀螺仪的输出轴与壳体敏感轴重合的同时，使两输出轴正交。
本发明提供的一种动力调谐陀螺仪安装误差角补偿方法，动力调谐陀螺仪再平衡电路包括X通道、Y通道，将X通道功率放大器输出电压分压后接入Y通道功率放大器输入端，调节分压电压使得Y通道再平衡电路输出电压为0；将Y通道功率放大器输出电压分压后接入X通道功率放大器输入端，调节分压电压使得X通道再平衡电路输出电压为0。由于动力调谐陀螺仪安装误差角的存在，使得陀螺仪的X或Y轴电气输出轴相对Y或X轴壳体敏感轴存在电压分量，采用上述方法可以消除电压分量，实现电气输出轴与壳体敏感轴重合。
本发明提供的一种动力调谐陀螺仪安装误差角补偿电路，在陀螺仪再平衡电路中增加补偿电路修正再平衡电路输出电压，实现动调陀螺安装误差角补偿。没有补偿电路的再平衡电路如图1所示，再平衡电路X通道、Y通道均包括前置放大器、相敏解调、低通滤波、1N陷波、校正环节、功率放大器，再平衡电路输出电压分别为VXO和VYO，该电压值分别与陀螺仪的输入角速率ΩX和ΩY成正比。
本发明提出的动力调谐陀螺仪安装误差角补偿电路如图2所示，再平衡电路包括X通道、Y通道，分别与陀螺仪X轴、Y轴的传感器和力矩器连接形成闭合回路；再平衡电路包括功率放大器；X通道功率放大器输出电压通过分压部件连通Y通道功率放大器输入端，Y通道功率放大器输出电压通过分压部件连通X通道功率放大器输入端。X通道、Y通道的传感器接收陀螺仪X轴、Y轴输入角速率ΩX和ΩY，并在X通道、Y通道功率放大器前输出输出电压VXO和VYO。通过控制分压部件使得X通道、Y通道输出电压为0，对两输出轴进行误差补偿。
每个闭合回路的连接方式为传感器、再平衡电路、力矩器、陀螺转子运动模块。其中再平衡电路的功率放大器前还包括依次连通的前置放大器、相敏解调器、低通滤波器、1N陷波器、校正器。对输入信号进行放大、解调、滤波、校正等处理。
再平衡电路分压部件的分压系数分别为KY和KX，X通道功率放大器输出电压通过KY分压后和Y通道功率放大器输入端连接，Y通道功率放大器输出电压KX分压后和X通道功率放大器输入端连接。通过调整分压系数KY和KX值的大小，使得X通道、Y通道输出电压为0，对两输出轴进行误差补偿。
为了便于控制，分压部件选用分压电阻。
上述动力调谐陀螺仪安装误差角补偿电路分压系数KY和KX计算方法如下：
设陀螺仪X轴安装误差角为α，将X轴功率放大器输出电压VX进行分压,分压系数为KY,当α为正值时,分压系数为正，当α为负值时，分压系数为负，通过计算分压系数KY，使再平衡电路输出电压VYO为零，即陀螺Y轴电气输出轴和壳体敏感轴重合，X通道分压系数KY计算公式如下:
式中：
Ktx，Kty—分别为陀螺仪X轴和Y轴力矩器标度因数，(°/h)/mA；
K1—陀螺仪X轴功率放大器电压放大倍数。
设陀螺仪Y轴安装误差角为β，将Y轴功率放大器输出电压VY进行分压,分压系数为KX，当β为正值时，分压系数为正，当β为负值时，分压系数为负，通过计算分压系数KX，使再平衡电路输出电压VXO为零，即陀螺X轴电气输出轴和壳体敏感轴重合，Y通道分压系数KX计算公式如下:
式中：
K2—陀螺仪Y轴功率放大器电压放大倍数。
本发明是在陀螺再平衡电路中通过补偿电路修正陀螺再平衡电路输出电压值，实现陀螺安装误差角补偿目的，在陀螺部件级实现安装误差角补偿，有利于提高陀螺在系统使用中的精度。
如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。
这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
Claims (5)
1.一种动力调谐陀螺仪安装误差角补偿方法，其特征在于，动力调谐陀螺仪的再平衡电路包括X通道、Y通道，将X通道功率放大器输出电压分压后接入Y通道功率放大器输入端，X通道功率放大器输出电压的分压系数KY计算方法如下
其中，α为X轴安装误差角，Ktx、Kty分别为陀螺仪X轴和Y轴力矩器标度因数，K1为陀螺仪X轴功率放大器电压放大倍数；
当α为正值时，分压系数KY为正，当α为负值时，分压系数KY为负，调节分压电压使得Y通道再平衡电路输出电压为0；
将Y通道功率放大器输出电压分压后接入X通道功率放大器输入端，Y通道分压系数KX计算方法如下
其中，β为Y轴安装误差角，K2为陀螺仪Y轴功率放大器电压放大倍数；
当β为正值时，分压系数KX为正，当β为负值时，分压系数KX为负，调节分压电压使得X通道再平衡电路输出电压为0。
2.一种动力调谐陀螺仪安装误差角补偿电路，其特征在于，所述补偿电路包括再平衡电路，所述再平衡电路包括X通道、Y通道，分别与陀螺仪X轴、Y轴的传感器和力矩器连接形成闭合回路；所述再平衡电路包括功率放大器；X通道功率放大器的输出电压通过分压部件连通Y通道功率放大器输入端，Y通道功率放大器的输出电压通过分压部件连通X通道功率放大器输入端；
X通道分压部件分压系数KY计算方法如下
其中，α为X轴安装误差角，Ktx，Kty分别为陀螺仪X轴和Y轴力矩器标度因数，K1为陀螺仪X轴功率放大器电压放大倍数；
当α为正值时，分压系数KY为正，当α为负值时，分压系数KY为负，调节分压电压使得Y通道再平衡电路输出电压为0；
Y通道分压部件分压系数KX计算方法如下
其中，β为Y轴安装误差角，K2为陀螺仪Y轴功率放大器电压放大倍数；
当β为正值时，分压系数KX为正，当β为负值时，分压系数KX为负，调节分压电压使得X通道再平衡电路输出电压为0。
3.根据权利要求2所述的动力调谐陀螺仪安装误差角补偿电路，其特征在于，每个闭合回路依次连接传感器、再平衡电路、力矩器以及陀螺转子运动模块。
4.根据权利要求2所述的动力调谐陀螺仪安装误差角补偿电路，其特征在于，再平衡电路的功率放大器前还包括依次连通的前置放大器、相敏解调器、低通滤波器、1N陷波器、校正器。
5.根据权利要求2所述的动力调谐陀螺仪安装误差角补偿电路，其特征在于，所述分压部件为分压电阻。
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