一种光纤陀螺系统的闭环控制方法，所述方法包括：输入信号依次通过探测器、前放滤波电路、Ａ／Ｄ转换器、数据信号处理器得到输出信号；所述数据信号处理器还将所述输出信号作为反馈信号依次通过Ｄ／Ａ转换器、驱动器和Ｙ波导调制器抵消光纤陀螺系统的输入信号Ｓａｇｎａｃ相位形成闭环控制，其特征在于，所述方法包括： 在统计所述输出信号得到所述系统跟踪的输入信号的平均值，利用极大似然估计方法得出光纤陀螺系统跟踪的输入信号； 通过最优控制理论中数字系统的伺服跟踪问题计算得出所述数据信号处理器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤陀螺
，尤其涉及一种光纤陀螺系统的闭环控制方 法及装置。
技术介绍
光纤陀螺系统是一个广泛应用于敏感相对于惯性空间角运动的装置。它作 为一种重要的惯性敏感器，用于测量运载体的姿态角和角速度，是构成惯性系 统的核心器件。应用在飞行器导航、舰船导航和陆用导航中。干涉型光纤陀螺是一种测量角速度的仪器，其硬件如图l所示，包括光源ll、耦合器12、 Y波导调制器13、光纤环14、探测器15、前放滤波电路16、 AD转换 器17、数字信号处理器18、 DA转换器19以及驱动放大电路20。光路的工作过程如下光由光源ll发出，经耦合器12—分为二， 一束传输 到Y波导调制器13，另一束传输到空头。Y波导调制器13将输入光起偏后分成 顺时针(CW)和逆时针(CCW)传输的两束，进入与之相连的光纤环14。干涉型光 纤陀螺对角速度的测量是通过在光纤环14中传播的两束相向的光在光纤陀螺 自身的转动中，引起的非互易相位差Sagnac相位的大小来表征的。干涉后转换 为光强的变化，经耦合器12到达探测器15，作为电路的输入信号，也是电路的 检测信号。探测器15把光强的变化转变为电流的变化。检测电路的工作过程如下前放滤波电路16对探测器15输出电流信号变为 电压信号调理和进一步;^欠大后，A/D转换器17进行信号采集并转换为离散的数 字量，数字信号处理器18完成数据解调，根据控制算法形成反馈数字阶梯波， 也就是系统的反馈信号，送至D/A转换器19变为模拟阶梯波，经驱动电路20加 在Y波导调制器13的电极上，实现系统闭环工作。数字信号处理器18同时形成调制方波，使系统有合适的工作点，提高系统的灵敏度。数字信号处理器18同时还要计算出系统的输出信号。检测电路的工作过程如图2所示。图2中，A^为 系统输入角速度Q时，光在光纤环中产生的非互易相位差；w,为经驱动电路20加在Y波导调制器13的电极上的反馈信号产生的反馈相位；A^为输入相位和 反馈相位的差值。数字闭环光纤陀螺中数字信号处理器18是光纤陀螺系统的核心，完成时序 控制、信号解算、闭环控制、形成反馈以及输出信号、输出通信等一系列任务。 数字信号处理器18的主要功能是由数字控制器完成的。然而现在高精度光纤陀螺的性能指标不能满足对其动态特性的要求。从光纤陀螺的工作原理可知，Sagnac效应的表达式为Ap,-^^Q,式中L为光义c纤环长度，D为光纤环直径，人为光波长，c为真空中的光速，Q为旋转角速率。 探测器处的干涉信号为^/。(l + cosA^),式中/。为光强对应的电流强度。可见，干涉输出是Sagnac相位差A^的余弦函数，加三调制方波后和反馈相位A^,后，探测器处的信号为/ = /。(1 + ^(^^-但是当A^-Ap,不为零，即系统误差不为零，且比较大时，系统线性度不好，所以此时系统误差很难控制为零， 即很难设计一个闭环检测方案使得此系统有很高的动态灵敏性和跟踪速度。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术所述的闭环控制系统存在如下问题由于现有技术对数据处理器采用的控制算法为积分算法，本领域技术人员 很容易知道，在采用积分算法时数据处理器的动态灵敏度和响应速度会降低， 进而导致所述系统的动态误差较差，上升时间较长，动态跟踪能力不高。
技术实现思路
本专利技术实施方式所要解决的技术问题在于提供一种光纤陀螺系统的闭环 控制方法及装置，所述方法及装置能够优化系统的输出信号，减少动态误差， 减少闭环光纤陀螺系统的上升时间和提高系统的动态跟踪能力。鉴于上述现有技术所存在的问题，本专利技术实施方式提供一种光纤陀螺系统的闭环控制方法，所述方法包括输入信号依次通过探测器、前放滤波电路、A/D转换器、数据信号处理器 得到输出信号；所述数据信号处理器还将所述输出信号作为闭环反馈信号依次 通过D/A转换器、驱动器和Y波导调制器抵消光纤陀螺系统的输入信号Sagnac 相位形成闭环控制，其特征在于，所述方法包括在统计所述输出信号得到所述系统跟踪的输入信号的平均值，利用极大似 然估计方法得出光纤陀螺系统跟踪的输入信号；通过最优控制理论中数字系统的伺服跟踪问题计算得出所述数据信号处 理器。本专利技术的具体实施方式提供一种数据信号处理器装置，所述装置包括输入单元用于接收输入信号；输出单元用于输出闭环反々赍信号和输出信号；统计单元，通过统计所述系统的输出信号得到所述系统跟踪的输入信号的 平均值；估算单元，通过极大似然估计方法得出光纤陀螺系统跟踪的输入信号； 算法单元通过最优控制理论中数字系统的伺服跟踪问题计算得出所述数 据信号处理器装置。由上述所提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例的技术方案采用最优控 制理论中数字系统的伺服跟踪问题计算得出所述数据信号处理器，提高了光纤 陀螺系统的动态灵敏度和响应速度，进而优化系统的输出信号，减少动态误差， 减少闭环光纤陀螺系统的上升时间和提高系统的动态跟踪能力。附图说明图1为现有技术中所述的光纤陀螺闭环控制系统的结构图。图2为现有技术中所述光纤陀螺闭环控制系统检测电路的结构图。图3为本专利技术实施例1所述方法的流程图。图4为本专利技术实施例1中所述数据信号处理器的控制算法结构图。图5为现有技术中光纤陀螺系统的闭环响应输出曲线。图6为本专利技术实施例1中的光纤陀螺系统的闭环响应输出曲线。图7为本专利技术具体实施方式所述的数据信号处理器装置的结构图。具体实施例方式本专利技术实施方式提供了 一种光纤陀螺系统的闭环控制方法。 该方法包括输入信号依次通过探测器、前放滤波电路、A/D转换器、数 据信号处理器得到输出信号；所述数据信号处理器还将所述输出信号作为闭环 反馈信号依次通过D/A转换器、驱动器和Y波导调制器抵消光纤陀螺系统的输 入信号Sagnac相位形成闭环控制，所述方法还包括在统计所述输出信号得到 所述系统跟踪的输入信号的平均值，利用极大似然估计方法得出光纤陀螺系统 跟踪的输入信号；通过最优控制理论中数字系统的伺服跟踪问题计算得出所述 数据信号处理器。上述方法中的数据信号处理器是采用最优控制理论中数字系统的伺服跟 踪问题计算得出的，具体操作可以包括以下步骤步骤A、接收用户设定的所述光纤陀螺系统的性能指标；步骤B、根据所述光纤陀螺系统的数学模型和数据信号处理器的控制算法 结构图得到所述光纤陀螺系统的状态方程；步骤C、在得到所述状态方程和所述性能指标后，通过最优控制理论中数 字系统的伺服跟踪问题的黎卡提方程计算出反馈信号，将计算出的反馈信号代入所述光纤陀螺闭环控制系统的状态方程，得出输出信号的传递函数和所述数 据信号处理器。为更好的描述本专利技术实施方式，现结合实施例1对本专利技术的具体实施方式 进行说明。实施例1:本实施例的技术场景为光纤陀螺系统包括，探测器、前放滤 波电路、A/D转换器、数据信号处理器、D/A转换器、驱动器和Y波导调制器组 成的光纤陀螺闭环控制系统，所述数据信号处理器釆用最优控制理论中数字系 统的伺服跟踪问题计算得出，其计算的具体方法如图3所示，包括如下步骤步骤31 、根据最优控制理论的数字系统的伺服跟踪问题和光纤陀螺系统得 出数据信号处理器的控制算法结构图，如图4所示为数据信号处理器的控制算 法结构图，其中Z(O为通过统计所述输出信号估计得出光纤陀螺系统跟踪的输 入信号，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张春熹，李慧，李立京，宋凝芳，潘雄，许文渊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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