CN116858208A - 一种二频机抖激光陀螺抖动控制系统及其相位精确调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二频机抖激光陀螺抖动控制系统及其相位精确调整方法，其中，该系统包括：微控制器、驱动放大模块、信号放大模块、幅值提取模块和过零比较模块；其中，微控制器产生驱动信号Q1；驱动放大模块接收驱动信号Q1，将驱动信号Q1放大后得到驱动信号Q2，驱动信号Q2使激光陀螺的抖轮产生运动；激光陀螺产生信号D1；信号放大模块接收信号D1，将信号D1放大后得到反馈信号S1，将反馈信号S1分别传输给幅值提取模块和过零比较模块；幅值提取模块提取反馈信号S1的幅值信号A1送入微控制器；过零比较模块提取反馈信号S1的过零比较信号Z1送入微控制器。本发明解决了抖动控制系统的累积相位问题，提高了驱动效率与陀螺精度。
Description
技术领域
本发明属于惯性传感器技术领域，尤其涉及一种二频机抖激光陀螺抖动控制系统及其相位精确调整方法。
背景技术
二频机抖激光陀螺是激光惯性测量系统的核心传感器，具有体积小、精度高、启动快、可靠性高、数字输出等优点，广泛应用于海、陆、空、天等多个领域。对于激光陀螺来说，锁区是影响其精度的重要因素，二频机抖陀螺采用交变机械抖动偏频方式消除其锁区。
传统的抖动控制系统，在系统初始化过程中，通过产生线性变频的驱动信号对二频机抖陀螺的抖轮进行激励，同时对抖动反馈信号进行幅值提取，以获得其谐振频率，并以此频率对抖轮进行持续激励。但是，对于抖动系统来说，驱动信号与抖轮反馈之间，抖轮反馈信号处理电路、过零比较器之间都有相位差，这些累积的相位差会导致驱动信号与陀螺的实际运动不匹配，导致系统的驱动效率降低，并且影响陀螺的精度。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种二频机抖激光陀螺抖动控制系统及其相位精确调整方法，解决了抖动控制系统的累积相位问题，提高了驱动效率与陀螺精度。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种二频机抖激光陀螺抖动控制系统，包括：微控制器、驱动放大模块、信号放大模块、幅值提取模块和过零比较模块；其中，所述微控制器产生驱动信号Q1，将驱动信号Q1传输至所述驱动放大模块；所述驱动放大模块接收驱动信号Q1，将驱动信号Q1放大后得到驱动信号Q2，驱动信号Q2使激光陀螺的抖轮产生运动；激光陀螺产生信号D1，将信号D1传输给所述信号放大模块；所述信号放大模块接收信号D1，将信号D1放大后得到反馈信号S1，将反馈信号S1分别传输给所述幅值提取模块和所述过零比较模块；所述幅值提取模块提取反馈信号S1的幅值信号A1送入所述微控制器；所述过零比较模块提取反馈信号S1的过零比较信号Z1送入所述微控制器。
上述二频机抖激光陀螺抖动控制系统中，所述微控制器通过改变驱动信号Q1的频率，寻找到使反馈信号S1的幅值信号A1最大时所对应的驱动信号Q1的频率F1后，以预设步长改变驱动信号Q1与反馈信号S1的过零比较信号Z1的时间参数，获得驱动信号Q1对应反馈信号S1的过零比较信号Z1的第二时间参数，并以第二时间参数进行抖动闭环控制。
上述二频机抖激光陀螺抖动控制系统中，所述微控制器接收反馈信号S1的幅值信号A1。
上述二频机抖激光陀螺抖动控制系统中，所述微控制器接收反馈信号S1的过零比较信号Z1。
一种二频机抖激光陀螺抖动控制相位精确调整方法，包括：所述微控制器通过改变驱动信号Q1的频率，寻找到使反馈信号S1的幅值信号A1最大时所对应的驱动信号Q1的频率F1后，以预设步长改变驱动信号Q1与反馈信号S1的过零比较信号Z1的时间参数，获得驱动信号Q1对应反馈信号S1的过零比较信号Z1的第二时间参数，并以第二时间参数进行抖动闭环控制。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明通过反馈电路的幅值提取模块和过零比较模块即可实现精确相位调整，无需增加新的电路；
(2)本发明通过微控制器实现上电后自动调整；
(3)本发明通过与过零比较模块的输出进行时间参数一个参数的调整，即可实现全闭环系统的累积相位补偿，且补偿精准；
(4)本发明经补偿相位后的抖动驱动系统，可以提高其驱动效率和陀螺精度。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例提供的二频机抖激光陀螺抖动控制系统的框图；
图2是本发明实施例提供的驱动信号Q1频率与反馈信号幅值A1关系示意图；
图3是本发明实施例提供的驱动信号Q1与过零信号Z1的时间参数关系图；
图4是本发明实施例提供的时间参数T与反馈信号幅值A1关系示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明实施例提供的二频机抖激光陀螺抖动控制系统的框图。如图1所示，该二频机抖激光陀螺抖动控制系统包括：微控制器、驱动放大模块、信号放大模块、幅值提取模块和过零比较模块；其中，
所述微控制器产生驱动信号Q1，将驱动信号Q1传输至所述驱动放大模块；所述驱动放大模块接收驱动信号Q1，将驱动信号Q1放大后得到驱动信号Q2，驱动信号Q2使激光陀螺的抖轮产生运动；激光陀螺产生信号D1，将信号D1传输给所述信号放大模块；所述信号放大模块接收信号D1，将信号D1放大后得到反馈信号S1，将反馈信号S1分别传输给所述幅值提取模块和所述过零比较模块；所述幅值提取模块提取反馈信号S1的幅值信号A1送入所述微控制器；所述过零比较模块提取反馈信号S1的过零比较信号Z1送入所述微控制器。
微控制器通过改变驱动信号Q1的频率，寻找到使反馈信号S1的幅值信号A1最大时所对应的驱动信号Q1的频率F1后，以预设步长改变驱动信号Q1与反馈信号S1的过零比较信号Z1的时间参数，获得驱动信号Q1对应反馈信号S1的过零比较信号Z1的第二时间参数，并以第二时间参数进行抖动闭环控制。
如图2所示，驱动信号Q1产生频率变化时，由于激光陀螺抖轮系统的特性，幅值信号A1与频率具有如图2曲线描述的关系，微控制器通过改变Q1频率，同时对A1采样的方式，得到A1最大值时对应的频率F1，微控制器在寻找到使抖动反馈信号S1的幅值信号A1最大时所对应的驱动信号Q1的频率F1后，并以F1持续进行激励。
如图3所示，驱动信号Q1与抖动反馈信号S1的过零信号Z1之间会有时间参数T。
如图4所示，微控制器以步长t改变Q1与抖动反馈信号S1的过零信号Z1的时间参数T，此时A1会随着T的改变而发生变化，找到使A1最大时所对应的时间参数T1，此时，获得驱动信号Q1对应抖动反馈信号S1的过零信号Z1的时间T1，并以此参数进行抖动闭环控制。应当注意，参数T可以为正或者负。
本实施例还提供了一种二频机抖激光陀螺抖动控制相位精确调整方法，该方法包括：
所述微控制器通过改变驱动信号Q1的频率，寻找到使反馈信号S1的幅值信号A1最大时所对应的驱动信号Q1的频率F1后，以预设步长改变驱动信号Q1与反馈信号S1的过零比较信号Z1的时间参数，获得驱动信号Q1对应反馈信号S1的过零比较信号Z1的第二时间参数，并以第二时间参数进行抖动闭环控制。
抖动控制系统上电后，微控制器在寻找到使抖动反馈信号S1的幅值信号A1最大时所对应的驱动信号Q1的频率F1后，以F1持续进行激励，此时以步长t改变Q1与抖动反馈信号S1的过零信号Z1的时间参数T，找到使A1最大时所对应的时间参数T1，此时，获得驱动信号Q1对应抖动反馈信号S1的过零信号Z1的时间T1，并以此参数进行抖动闭环控制。
本发明通过反馈电路的幅值提取模块和过零比较模块即可实现精确相位调整，无需增加新的电路；本发明通过微控制器实现上电后自动调整；本发明通过与过零比较模块的输出进行时间参数一个参数的调整，即可实现全闭环系统的累积相位补偿，且补偿精准；本发明经补偿相位后的抖动驱动系统，可以提高其驱动效率和陀螺精度。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种二频机抖激光陀螺抖动控制系统，其特征在于包括：微控制器、驱动放大模块、信号放大模块、幅值提取模块和过零比较模块；其中，
所述微控制器产生驱动信号Q1，将驱动信号Q1传输至所述驱动放大模块；
所述驱动放大模块接收驱动信号Q1，将驱动信号Q1放大后得到驱动信号Q2，驱动信号Q2使激光陀螺的抖轮产生运动；
激光陀螺产生信号D1，将信号D1传输给所述信号放大模块；
所述信号放大模块接收信号D1，将信号D1放大后得到反馈信号S1，将反馈信号S1分别传输给所述幅值提取模块和所述过零比较模块；
所述幅值提取模块提取反馈信号S1的幅值信号A1送入所述微控制器；
所述过零比较模块提取反馈信号S1的过零比较信号Z1送入所述微控制器。
2.根据权利要求1所述的二频机抖激光陀螺抖动控制系统，其特征在于：所述微控制器通过改变驱动信号Q1的频率，寻找到使反馈信号S1的幅值信号A1最大时所对应的驱动信号Q1的频率F1后，以预设步长改变驱动信号Q1与反馈信号S1的过零比较信号Z1的时间参数，获得驱动信号Q1对应反馈信号S1的过零比较信号Z1的第二时间参数，并以第二时间参数进行抖动闭环控制。
3.根据权利要求1所述的二频机抖激光陀螺抖动控制系统，其特征在于：所述微控制器接收反馈信号S1的幅值信号A1。
4.根据权利要求1所述的二频机抖激光陀螺抖动控制系统，其特征在于：所述微控制器接收反馈信号S1的过零比较信号Z1。
5.一种基于权利要求1-4任一所述的二频机抖激光陀螺抖动控制系统的二频机抖激光陀螺抖动控制相位精确调整方法，其特征在于包括：
微控制器通过改变驱动信号Q1的频率，寻找到使反馈信号S1的幅值信号A1最大时所对应的驱动信号Q1的频率F1后，以预设步长改变驱动信号Q1与反馈信号S1的过零比较信号Z1的时间参数，获得驱动信号Q1对应反馈信号S1的过零比较信号Z1的第二时间参数，并以第二时间参数进行抖动闭环控制。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器：用于存储计算机可读指令；以及
处理器：用于运行所述计算机可读指令，执行如权利要求5所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时实现权利要求5所述的方法。
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