CN114858191A - 一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及陀螺技术领域,尤其涉及一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法。
背景技术
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方
法,通过对转台转动角度及速度的改变,得到两组数据,计算模块根据两组数据通过一系列
计算得到及,并将此值补偿到检测电极,可以消除检测电极的增益及安装偏差
对计算驻波的影响,保证陀螺的精度。
本发明是通过以下技术方案予以实现:
一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法,其包括如下步骤:
S1: 将陀螺固定在转台上,使陀螺输入轴与转台角度输入轴重合,并用力反馈模式控制振型在0°;
S2:稳定后断开力反馈模式,陀螺进入全角模式;
S3:转台以速度转动度,记录所用时间,转动结束后的实际检测振
型角为,重复步骤S1、S2后,转台以速度转动度,记录所用时间,转动结
束后的实际检测振型角为,计算模块根据式(1)计算出,然后再将计算出的结果代
入式(2)得到;
S4:重复S1,S2,转台以速度转动度,记录所用时间,转动结束后
的实际检测振型角,重复步骤S1、S2后,转台以速度转动度,记录所用时
间,转动结束后的实际检测振型角为,计算模块根据式(3)计算出,然后再将计
算出的结果代入式(4)得到;
其中式(1)—式(8)中,表示进动系数,表示地球自转角速度,表示陀螺
漂移在时间内积分造成的误差驻波振型进动角,表示转台在时间内转动度造成的误差驻波振型进动角,表示转台在时间内转动度
造成的误差驻波振型进动角, 表示转台同一转动角度下陀螺漂移在时间内积分造
成的误差驻波振型进动角之差,表示转台转动角度时,转动时间分别为
和时造成的误差驻波振型进动角之差,表示转台转动角度时,转动时间
分别为和时造成的误差驻波振型进动角之差,表示电极位置安装偏差,表
示相对电极增益误差。
进一步,S7中,补偿后的信号与补偿前的信号关系为式(9)
发明的有益效果
具体实施方式
一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法,其包括如下步骤:
S1: 将陀螺固定在转台上,使陀螺输入轴与转台角度输入轴重合,并用力反馈模式控制振型在0°;
S2:稳定后断开力反馈模式,陀螺进入全角模式;
S3:转台以速度转动度,记录所用时间,转动结束后的实际检测振
型角为,重复步骤S1、S2后,转台以速度转动度,记录所用时间,转动结
束后的实际检测振型角为,计算模块根据式(1)计算出,然后再将计算出的结果
代入式(2)得到;
S4:重复S1,S2,转台以速度转动度,记录所用时间,转动结束后的
实际检测振型角,重复步骤S1、S2后,转台以速度转动度,记录所用时间,转动结束后的实际检测振型角为,计算模块根据式(3)计算出,然后再将计
算出的结果代入式(4)得到;
其中式(1)—式(8)中,表示进动系数,表示地球自转角速度,表示陀螺
漂移在时间内积分造成的误差驻波振型进动角,表示转台在时间内转动度造成的误差驻波振型进动角,表示转台在时间内转动度
造成的误差驻波振型进动角, 表示转台同一转动角度下陀螺漂移在时间内积分造
成的误差驻波振型进动角之差,表示转台转动角度时,转动时间分别为和时造成的误差驻波振型进动角之差,表示转台转动角度时,转动
时间分别为和时造成的误差驻波振型进动角之差,表示电极位置安装偏差,表示相对电极增益误差。
进一步,S7中,补偿后的信号与补偿前的信号关系为式(9)
具体计算原理如下:
全角模式的半球谐振陀螺本质上为速率积分陀螺,陀螺输出为驻波振型角度,该
角度可由半球谐振陀螺信号检测环节直接得出,所以假设某时刻陀螺谐振子真实的驻波振
型角为(即驻波波腹点相对于检测电极转过角,为电气角),实际陀螺输出目前的
驻波振型角为,则该角度只与信号检测环节的误差相关,与激励电极及线路的误差无关。
首先非理想情况下的检测信号可以表示为式(10):
根据式(10)将两路信号分别用sin和cos基准信号进行乘法解调,低通滤波后得到
cx,sx,cy,sy四个直流信号,再根据经典的半球谐振陀螺信号处理方法得到含、两项误差的实际检测振型角和真实振型角的关系为式(11):
假设使用高精度位置转台给陀螺敏感轴输入转动角度,若想得到转动该角度后的,还需已知转动起始时刻的,根据起始时刻的和转动过程中的驻波振型角增量就能
计算出转动结束时刻的。并且在使用位置转台给陀螺敏感轴输入转动角度时需要一段时
间,由于半球谐振陀螺的各种非理想因素,会在转动的时间内积分成为误差进动角,这会干
扰到的计算结果。假设使用位置转台给陀螺提供输入角度表示为式(13):
其中表示时刻的真实振型角,表示进动系数,表示位置转台角度
增量模式转过的角度,表示地球自转角速度,表示随振型角度变化的陀螺漂移,表示陀螺漂移在时间内积分造成的误差驻波振型进动角,表示设置转台角度增量模
式转过所用的时间。
由式(11)可以得到式(14)
首先,定义谐振子驻波振型角检测误差为式(15):
将式(13)带入式(15)并移项,即可得到实际检测的振型角表达式(16)
式(21)中第一项和第二项为已知量,第三项和振型角位置相关,是一个不容易直接测量或者计算的量,可以选取特殊的振型角位置来将这一项的影响降到最小从而将其当作小量忽略,因此本申请在标定时,将陀螺输入轴与转台角度输入轴重合,用力反馈模式控制振型在0°。
而当在零点附近时,的变化非常缓
慢,并且和的值很接近,一般小于0.5°,则,所以可以将式(21)等式右边第三项忽
略, 式(21)等式右边的第一项和第二项为已知量,即可得到本申请标定过程S3中的式(1)、
(2),从而计算出与对应的。
分别将(5)、(6)带入(22)即可得到本申请标定过程S5中的式(7)
综上所述,本发明提出的一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法,通过对
转台转动角度及速度的改变,得到两组数据,计算模块根据两组数据通过一系列计算得到及,并将此值补偿到检测电极,可以有效消除检测电极的增益及安装偏差对计
算驻波的影响,保证陀螺的精度。
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。
Claims (2)
1.一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1: 将陀螺固定在转台上,使陀螺输入轴与转台角度输入轴重合,并用力反馈模式控制振型在0°;
S2:稳定后断开力反馈模式,陀螺进入全角模式;
S3:转台以速度转动度,记录所用时间,转动结束后的实际检测振型角
为,重复步骤S1、S2后,转台以速度转动度,记录所用时间,转动结束后的
实际检测振型角为,计算模块根据式(1)计算出,然后再将计算出的结果代入式
(2)得到;
S4:重复S1,S2,转台以速度转动度,记录所用时间,转动结束后的实际
检测振型角,重复步骤S1、S2后,转台以速度转动度,记录所用时间,转
动结束后的实际检测振型角为,计算模块根据式(3)计算出,然后再将计算出的结
果代入式(4)得到;
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