一种光纤陀螺用闭环控制方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤陀螺用闭环控制方法，包括以下步骤：第一步、信号进入AD；第二步、在两个采样周期P、S内进行采样，得到采样值；对采样值进行一致性检验，去除突变点，得到相位误差；第三步、对相位误差进行积分处理，生成锯齿波；第四步、将锯齿波提供给DA；第五步、将方波调制信号叠加入DA，形成阶梯波；第六步、DA将阶梯波信号变换为电流/电压信号，施加到集成光学调制器上，实现陀螺的闭环控制；第二步中，对于采集到的信号进行一致性检验、去除突变点处理的方法：对两个相邻采样周期P、S内的采样值分别做噪声抑制处理，分别得到和；随后根据公式，进行相位误差的计算。本发明专利技术具有能够有效提高噪声抑制效果的特点。效果的特点。效果的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤陀螺用闭环控制方法


[0001]本专利技术涉及一种光纤陀螺控制方法，特别是一种光纤陀螺用闭环控制方法。

技术介绍

[0002]光纤陀螺作为一种全固态光纤陀螺，在军、民等各领域得到了广泛的应用。光纤陀螺的基本工作原理为基于 Sagnac 效应，即在一个闭合环形光路中，由光源发出的光被耦合器一分为二，两束光分别沿顺时针方向和逆时针方向传播，并回到耦合器位置。当环形光路相对于惯性参考基准系沿顺时针（或逆时针）方向旋转时，顺时针传播的光波和逆时针传播的光波经历的光程不同，通过测量光程差可获得该环路相对于惯性空间的旋转角速度。光纤陀螺通过 Y 波导集成光学器件将数字电路解调得到的与陀螺敏感角速度相关的电信号施加到光路上，补偿转速下光路中产生的相位差，从而实现闭环控制。闭环控制功能目的是实现光纤陀螺萨格奈克相位差检测。
[0003]一般的光纤陀螺的闭环控制流程为：1）光信号通过PIN或PIN
‑
FET转化为电信号，并经过前置放大电路进入模数转换器（AD）；2）FPGA或DSP等数字处理器采集AD转换器后端的数字信号，按照以下公式得到前后两个调制态的电压差值：，式中pi和ni分别为相邻两个调制态的采样点，每个调制态采样N个点。
[0004]3）数字处理器根据采集到的压差信号，经积分、转换后，更新为反馈控制信号，通过数模转换器（DA）变换为电流/电压信号，放大后施加到集成光学调制器（Y波导）上，实现光纤陀螺的闭环控制。
[0005]然而，在传统的处理方式中，默认模数转换器是无误码的；但在实际系统中，由于调制信号的影响（产生梳状尖峰），即使采用了去尖等抑制措施，模数转换器依然会出现偶发性的误码现象。由于闭环光纤陀螺的特性（稳态误差为零），偶尔的误码并不会造成陀螺开环或功能异常，仅仅表现为增大陀螺噪声。但对于更高精度的应用需求而言，此类噪声会严重影响其精度。
[0006]因此，现有的闭环控制方法存在着噪声抑制效果不理想的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于，提供一种光纤陀螺用闭环控制方法。本专利技术具有能够有效提高噪声抑制效果的特点。
[0008]本专利技术的技术方案：一种光纤陀螺用闭环控制方法，包括以下步骤：第一步、光路信号在后放调制信号的驱动下，形成梳状电压信号进入模数转换器
AD；第二步、利用数字处理器在临近的两个采样周期P、S内先后分别进行采样，得到相应的采样值；并对采集到的两个采样周期内的采样值进行一致性检验，去除突变点，得到相位误差；第三步、对相位误差进行积分处理，生成锯齿波；第四步、将产生的锯齿波提供给数模转换器DA；第五步、将方波调制信号叠加入数模转换器DA，与锯齿波相叠加，形成阶梯波；第六步、数模转换器DA将阶梯波信号变换为电流/电压信号，放大后施加到集成光学调制器上，实现光纤陀螺的闭环控制；第二步中，对于采集到的信号进行一致性检验、去除突变点处理的方法为：对两个相邻采样周期P、S内的采样值分别做噪声抑制处理，分别得到和；随后根据公式，进行相位误差的计算，得到最终的相位误差。
[0009]前述的一种光纤陀螺用闭环控制方法中，采样周期P内的噪声抑制处理的具体方法为：P1）将采样周期P内采集到的N个采样值，定义为P
i
，其中i 的取值为1到N；P2）设定最大可允许的噪声水平为α；P3）对N个采样值进行筛选，得到最大值P
max
和最小值P
min
；P4）对剩余N
‑
2个采样值进行求平均操作，得到；P5）以α为检验标准，对剩余N
‑
2个采样值分别与进行求差操作，得到M1个≤α的采样值，且M1≤N
‑
2；P6）对满足要求的M1个采样值进行求平均操作，得到。
[0010]前述的一种光纤陀螺用闭环控制方法中，采样周期S内的噪声抑制处理的具体方法为：S1）将采样周期S内采集到的N个采样值，定义为S
i
，其中i 的取值为1到N；S2）设定最大可允许的噪声水平为α；S3）对N个采样值进行筛选，得到最大值S
max
和最小值S
min
；S4）对剩余N
‑
2个采样值进行求平均操作，得到；S5）以α为检验标准，对剩余N
‑
2个采样值分别与进行求差操作，得到M2个≤α的采样值，且M2≤N
‑
2；S6）对满足要求的M2个采样值进行求平均操作，得到。
[0011]前述的一种光纤陀螺用闭环控制方法中，第一步中，光路信号通过PIN或PIN
‑
FET转化为电信号，电信号经过前置放大电路进入模数转换器。
[0012]前述的一种光纤陀螺用闭环控制方法中， 第三步中，相位误差积分处理的公式为：SawTooth=，k为增益系数。
[0013]前述的一种光纤陀螺用闭环控制方法中，k的动态取值调整方法为：设定k的初始值为1，以为参考进行动态调整；具体为：假设为前一次的,为当前次的，则 。
[0014]前述的一种光纤陀螺用闭环控制方法，其特征在于：第五步中，方波调制信号叠加入数模转换器DA的公式为：正周期StairTooth=；负周期StairTooth=。
[0015]与现有技术相比，本专利技术通过合理优化闭环控制过程中的各个步骤和算法，对于采样值进行一致性检验、去除突变点处理，通过噪声抑制及动态增益算法的应用，从源头上抑制了噪声，从而可以显著提高陀螺的精度，能够有效抑制模数转换器的异常误码，降低陀螺噪声，提高陀螺性能，进而提供了一种在工程上简易可行的光纤陀螺闭环控制算法。同时，本申请利用噪声抑制处理对采样值进行有效滤波，去除了AD测量误差，使得后续动态增益算法的应用能够稳妥有效，保证运行的稳定性，并能够进一步提高整体的噪声抑制效果和精度，还能够提高响应速度。综上所述，本专利技术具有能够有效提高噪声抑制效果的特点。
附图说明
[0016]图1是抑制前陀螺高速输出的零位噪声图；图2是相同工况下，使用本专利技术方法抑制后陀螺高速输出的零位噪声图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。
[0018]实施例。一种光纤陀螺用闭环控制方法，包括以下步骤：第一步、光路信号在后放调制信号的驱动下，形成梳状电压信号进入模数转换器AD；第二步、利用数字处理器在临近的两个采样周期P、S内先后分别进行采样，得到相应的采样值；并对采集到的两个采样周期内的采样值进行一致性检验，去除突变点，得到相位误差；第三步、对相位误差进行积分处理，生成锯齿波；第四步、将产生的锯齿波提供给数模转换器DA；第五步、将方波调制信号叠加入数模转换器DA，与锯齿波相叠加，形成阶梯波；
第六步、数模转换器DA将阶梯波信号变换为电流/电压信号，放大后施加到集成光学调制器上，实现光纤陀螺的闭环控制；第二步中，对于采集到的信号进行一致性检验、去除突变点处理的方法为：对两个相邻采样周期P、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺用闭环控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、光路信号在后放调制信号的驱动下，形成梳状电压信号进入模数转换器AD；第二步、利用数字处理器在临近的两个采样周期P、S内先后分别进行采样，得到相应的采样值；并对采集到的两个采样周期内的采样值进行一致性检验，去除突变点，得到相位误差；第三步、对相位误差进行积分处理，生成锯齿波；第四步、将产生的锯齿波提供给数模转换器DA；第五步、将方波调制信号叠加入数模转换器DA，与锯齿波相叠加，形成阶梯波；第六步、数模转换器DA将阶梯波信号变换为电流/电压信号，放大后施加到集成光学调制器上，实现光纤陀螺的闭环控制；第二步中，对于采集到的信号进行一致性检验、去除突变点处理的方法为：对两个相邻采样周期P、S内的采样值分别做噪声抑制处理，分别得到和；随后根据公式，进行相位误差的计算，得到最终的相位误差。2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺用闭环控制方法，其特征在于，采样周期P内的噪声抑制处理的具体方法为：P1）将采样周期P内采集到的N个采样值，定义为P
i
，其中i 的取值为1到N；P2）设定最大可允许的噪声水平为α；P3）对N个采样值进行筛选，得到最大值P
max
和最小值P
min
；P4）对剩余N
‑
2个采样值进行求平均操作，得到；P5）以α为检验标准，对剩余N
‑
2个采样值分别与进行求差操作，得到M1个≤α的采样值，且M1≤N
‑
2；P6）对满足要求的M1个采...

【专利技术属性】
技术研发人员：程文明，王浩，叶飞，魏振兴，耿铭，陈文博，唐长华，
申请(专利权)人：浙江航天润博测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：