本发明专利技术涉及惯性仪表控制技术领域，提供一种半球谐振陀螺仪自补偿控制系统及方法。该方法包括S10、关闭陀螺仪，设定角度追踪单元的参数预设值；S20、开启陀螺仪，通过信号解调单元根据振动信号提取谐振子的驻波角速度信号；S30、通过角度追踪单元解算获得谐振子的角度非线性漂移误差参数；S40、通过陀螺控制单元获得控制信号；S50、通过施力补偿单元根据角度非线性漂移误差参数计算生成施力补偿信号；S60、通过陀螺激励单元获得补偿控制信号，并将补偿控制信号传输至谐振子，完成陀螺仪的自补偿。本发明专利技术通过对半球谐振陀螺仪的驻波进行漂移实时解算补偿，保证陀螺仪的性能，提高陀螺仪长期工作的稳定性。长期工作的稳定性。长期工作的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
半球谐振陀螺仪自补偿控制系统及方法
[0001]本专利技术涉及惯性仪表控制
，尤其涉及一种半球谐振陀螺仪自补偿控制系统及方法。
技术介绍
[0002]石英半球谐振陀螺仪是一种新型陀螺仪，其具有启动时间短、输出噪声低、使用寿命长、稳定性好的优点。
[0003]半球谐振陀螺仪由镀膜的石英半球谐振子和电极基座构成，受谐振子加工精度的制约，半球谐振陀螺谐振子的周向阻尼、谐振频率具有各向异性，致使驻波产生非线性漂移，且由于陀螺仪使用年限的增加以及工作环境变化，谐振子的各向异性也随之发生变化，从而影响陀螺仪使用精度。
[0004]通常使用离线标定方法，补偿谐振子各向异性导致的驻波非线性漂移。首先，令谐振子起振，并记录无控制状态谐振子驻波敏感外界输入角速度的曲线，再通过上位机对曲线进行拟合，将得到的参数代入陀螺仪的前馈补偿回路，实现驻波漂移的非线性补偿。
[0005]然而，若陀螺工作条件变化或工作年限增加，谐振子各项异性参数会产生变化，离线标定得到的前馈补偿模型会逐渐偏离，导致陀螺仪性能下降，无法克服环境变化及器件老化的影响，不能满足陀螺仪长期稳定工作的需求。
技术实现思路
[0006]本专利技术旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供一种球谐振陀螺仪自补偿控制系统及方法，实现陀螺仪的控制和驻波漂移非线性的自补偿过程，提高陀螺仪的性能和长期工作的稳定性。
[0007]本专利技术提供一种半球谐振陀螺仪自补偿控制方法，包括如下步骤：S10、关闭陀螺仪，标定谐振子的初始状态的角度非线性漂移误差参数，并将谐振子的初始状态的角度非线性漂移误差参数作为角度追踪单元的参数预设值；S20、开启陀螺仪，通过振动检测单元检测谐振子的振动信号，并通过信号解调单元根据振动信号提取谐振子的驻波角速度信号；S30、通过角度追踪单元根据递归最小二乘算法对驻波角速度信号进行跟踪，结合S10步骤中的参数预设值，解算获得谐振子的角度非线性漂移误差参数；S40、通过陀螺控制单元接收振动信号，并对振动信号进行运算及调制，获得控制信号；S50、通过施力补偿单元根据角度非线性漂移误差参数计算生成施力补偿信号；S60、通过陀螺激励单元接收S40步骤中获得的控制信号和S50步骤中获得的施力补偿信号，并对控制信号和施力补偿信号进行预算及调制，获得补偿控制信号，并将补偿控制信号传输至谐振子，完成陀螺仪的自补偿。
[0008]根据本专利技术提供的一种半球谐振陀螺仪自补偿控制方法，S10步骤中，关闭陀螺仪
的陀螺控制单元，通过转台向陀螺仪输入外界角速度，拟合陀螺仪的初始状态的角度非线性漂移误差参数。
[0009]根据本专利技术提供的一种半球谐振陀螺仪自补偿控制方法，S20步骤中，驻波角速度信号的计算式为：，其中，为谐振子振动驻波机械角度；为驻波角速度正弦分量幅值项；为驻波角速度正弦分量相位；为驻波角速度常值分量；为时间。
[0010]根据本专利技术提供的一种半球谐振陀螺仪自补偿控制方法，S30步骤中，递归最小二乘算法的计算式为：，，，，，其中，为第时刻估计值向量；为第时刻被跟踪值；为第时刻观测值向量；为第时刻增益矩阵；为第时刻更新矩阵；为二阶单位矩阵；为递归最小二乘算法中的遗忘因子；
为离散时间。
[0011]根据本专利技术提供的一种半球谐振陀螺仪自补偿控制方法，S60步骤中，通过陀螺激励单元将补偿控制信号转化为控制激励信号，并将控制激励信号传输至谐振子。本专利技术还提供一种半球谐振陀螺仪自补偿控制系统，用以执行如上任一项所述的半球谐振陀螺仪自补偿控制方法，包括谐振子、振动检测单元、信号解调单元、角度追踪单元、陀螺控制单元、施力补偿单元和陀螺激励单元，所述振动检测单元与所述谐振子电连接，用以检测接收谐振子的振动信号；所述信号解调单元与所述振动检测单元电连接，用以根据振动信号提取谐振子的驻波角速度信号；所述角度追踪单元与所述信号解调单元电连接，用以对驻波角速度信号进行跟踪，并解算获得谐振子的角度非线性漂移误差参数；所述陀螺控制单元与所述振动检测单元电连接，用以接收振动信号，并转换为控制信号；所述施力补偿单元与所述角度追踪单元电连接，用以根据角度非线性漂移误差参数计算生成施力补偿信号；
[0012]所述陀螺激励单元分别与所述陀螺控制单元、所述施力补偿单元和所述谐振子电连接，用以接收控制信号和施力补偿信号，并转换为补偿控制信号传输至所述谐振子。
[0013]根据本专利技术提供的一种半球谐振陀螺仪自补偿控制系统，所述谐振子为金属化的熔融石英材质的谐振子。
[0014]根据本专利技术提供的一种半球谐振陀螺仪自补偿控制系统，所述振动检测单元和所述陀螺激励单元均设置为电极。
[0015]根据本专利技术提供的一种半球谐振陀螺仪自补偿控制系统，所述电极设置为非接触式电极，所述电极与所述谐振子构成电容器。
[0016]根据本专利技术提供的一种半球谐振陀螺仪自补偿控制系统，所述信号解调单元、所述角度追踪单元、所述陀螺控制单元和所述施力补偿单元均集成于FPGA芯片上。
[0017]本专利技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：本专利技术提供的一种半球谐振陀螺仪自补偿控制系统及方法，包括如下步骤：S10、关闭陀螺仪，标定谐振子的初始状态的角度非线性漂移误差参数，并将谐振子的初始状态的角度非线性漂移误差参数作为角度追踪单元的参数预设值；S20、开启陀螺仪，通过振动检测单元检测谐振子的振动信号，并通过信号解调单元根据振动信号提取谐振子的驻波角速度信号；S30、通过角度追踪单元根据递归最小二乘算法对驻波角速度信号进行跟踪，结合S10步骤中的参数预设值，解算获得谐振子的角度非线性漂移误差参数；S40、通过陀螺控制单元接收振动信号，并对振动信号进行运算及调制，获得控制信号；S50、通过施力补偿单元根据角度非线性漂移误差参数计算生成施力补偿信号；S60、通过陀螺激励单元接收S40步骤中获得的控制信号和S50步骤中获得的施力补偿信号，并对控制信号和施力补偿信号进行预算及调制，获得补偿控制信号，并将补偿控制信号传输至谐振子，完成陀螺仪的自补偿，通过在线标定谐振子的角度非线性漂移误差参数，实时获取施力补偿信号，进而实现对半球谐振陀螺仪的驻波进行漂移实时解算补偿，保证陀螺仪的性能，提高陀螺仪长期工作的稳定性。
[0018]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0020]图1是本专利技术提供的半球谐振陀螺仪自补偿控制方法的流程示意图。
[0021]图2是本专利技术提供的半球谐振陀螺仪自补偿控制系统的结构示意图。
[0022]附图标记：1、谐振子；2、电极；3本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半球谐振陀螺仪自补偿控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S10、关闭陀螺仪，标定谐振子的初始状态的角度非线性漂移误差参数，并将谐振子的初始状态的角度非线性漂移误差参数作为角度追踪单元的参数预设值；S20、开启陀螺仪，通过振动检测单元检测谐振子的振动信号，并通过信号解调单元根据振动信号提取谐振子的驻波角速度信号；S30、通过角度追踪单元根据递归最小二乘算法对驻波角速度信号进行跟踪，结合S10步骤中的参数预设值，解算获得谐振子的角度非线性漂移误差参数；S40、通过陀螺控制单元接收振动信号，并对振动信号进行运算及调制，获得控制信号；S50、通过施力补偿单元根据角度非线性漂移误差参数计算生成施力补偿信号；S60、通过陀螺激励单元接收S40步骤中获得的控制信号和S50步骤中获得的施力补偿信号，并对控制信号和施力补偿信号进行预算及调制，获得补偿控制信号，并将补偿控制信号传输至谐振子，完成陀螺仪的自补偿。2.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺仪自补偿控制方法，其特征在于，S10步骤中，关闭陀螺仪的陀螺控制单元，通过转台向陀螺仪输入外界角速度，拟合陀螺仪的初始状态的角度非线性漂移误差参数。3.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺仪自补偿控制方法，其特征在于，S20步骤中，驻波角速度信号的计算式为：，其中，为谐振子振动驻波机械角度；为驻波角速度正弦分量幅值项；为驻波角速度正弦分量相位；为驻波角速度常值分量；为时间。4.根据权利要求3所述的半球谐振陀螺仪自补偿控制方法，其特征在于，S30步骤中，递归最小二乘算法的计算式为：，，，，
，其中，为第时刻估计值向量；为第时刻被跟踪值；为第时刻观测值向量；为第时刻增益矩阵；为第时刻更新矩阵；为二阶单位矩阵；为递归最小二乘算法中的遗忘因子；为离散时...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵小明，田欣然，蒋效雄，赵丙权，丛正，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所，
类型：发明
国别省市：
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