【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半球谐振陀螺，尤其涉及一种全角控制模式的半球谐振陀螺仪驻波方位角解算方法。
技术介绍
1、经典的陀螺是利用高速旋转的质量所具有的定轴性和进动性而制成的，依据主要原理是角动量守恒。这类陀螺在构造上存在转子和框架支承因而对陀螺造成各种附加误差。为了避免活动部件及机械摩擦导致的附加误差，新型的如光学陀螺、谐振陀螺和压电晶体陀螺应运而生。其中谐振陀螺以其独特的优点越来越受到人们的重视，半球谐振陀螺出现于20世纪60年代才出现的一种新型陀螺。与传统的机械陀螺和光学陀螺相比，半球谐振陀螺具有结构上无高速转子、无活动部件，不需要预热，启动时间短；能承受大的机动过载，具有很强的抗冲击能力，且谐振子材料通常为石英玻璃，其稳定的物理特性使得它具有很高的可靠性和超长的寿命，高品质的石英谐振子具有高q值的特点，即使驱动电极发生故障，高品质石英振子的半球谐振陀螺仍可保持20分钟以上的工作时间；同时石英玻璃具有本征抗辐射能力，所以半球谐振陀螺常用于空间航天器的定姿与导航以及军事导航中。
2、现有技术中，半球谐振陀螺通常是工作在力平衡模式下。半球谐振陀螺工作在力平衡模式时，可以通过调节驱动信号形成对谐振子一个转矩来抑制谐振子的进动，这样谐振子就会不断调整自己的姿态，使谐振子一直维持在一个平衡的位置上，而且在控制时该驱动信号是正比于谐振子的速率的，因此可以直接输出半球谐振陀螺进动角速率。
3、该控制模式的缺点是谐振子只能在十分狭窄的速率范围内工作，对于大范围角速度输出工况下无法应用。而半球谐振陀螺工作在全角控制模式时，不需
4、针对目前的情况，设计一种全角控制模式的半球谐振陀螺仪驻波方位角解算方法显得尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种全角控制模式的半球谐振陀螺仪驻波方位角解算方法，以解决上述技术问题。
2、本专利技术提供了一种全角控制模式的半球谐振陀螺仪驻波方位角解算方法，包括：信号解调及进动角解算回路检测半球谐振陀螺仪的谐振子在进动过程中的电容输出信号并对上述电容输出信号进行解调，其中，上述半球谐振陀螺仪工作在全角控制模式；幅值控制回路为上述谐振子补充能量，维持上述谐振子唇沿的振动幅值不衰减；正交控制回路维持上述谐振子驻波正交轴振动幅度小于预设幅度；上述信号解调及进动角解算回路确定上述谐振子驻波振型的进动角；基于上述谐振子驻波振型的进动角确定方位角速度，其中，频相跟踪控制回路维持信号检测过程、信号解调过程以及解算过程中的信号与上述谐振子处于同频率同相位。
3、进一步地，在上述信号解调及进动角解算回路确定上述谐振子驻波振型的进动角之前，上述方法还包括：使用平均法对上述半球谐振陀螺仪的运动方程进行分析，确定上述半球谐振陀螺仪的缓变量，其中，上述缓变量包括上述谐振子驻波正交轴振动幅度、陀螺正交误差量以及上述谐振子振动的相位。
4、进一步地，上述正交控制回路维持上述谐振子驻波正交轴振动幅度小于预设幅度包括：上述正交控制回路通过pi控制器对波节点参数和波腹点参数进行闭环控制，以维持上述谐振子驻波正交轴振动幅度小于上述预设幅度。
5、进一步地，上述正交控制回路通过pi控制器对波节点参数和波腹点参数进行闭环控制包括：确定上述谐振子的相位移量；根据上述波节点参数的变化对上述相位移量进行调整，得到参考相位移量；根据参考相位移量以及上述波腹点参数的变化确定目标相位移量；上述pi控制器根据稳定振幅公式确定上述预设幅度，以及将与上述预设幅度对应的最终相位移量确定为闭环相位移量，其中，上述稳定振幅公式的自变量为上述目标相位移量，上述稳定振幅公式的因变量为相位移量对应的振幅；利用上述闭环相位移量对波节点参数和波腹点参数进行闭环控制。
6、进一步地，上述稳定振幅公式是：
7、
8、其中，f为所述谐振子的幅度，为幅值放大参数，为所述目标相位移量，为所述参考相位移量，是所述谐振子的本征振动频率，是衰减时间常数。
9、进一步地，上述pi控制器具有比例和积分校正模块。
10、进一步地，上述谐振子驻波振型的进动角的范围为负180度到180度。
11、进一步地，上述半球谐振陀螺仪的角度变化受到上述半球谐振陀螺仪的不对称性的影响。
12、进一步地，采用乘法相干解调与低通滤波器提取出上述电容输出信号中包括的谐振振型参数信息。
13、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
14、1、本专利技术提供的全角控制模式的半球谐振陀螺仪驻波方位角解算方法可以通过改善信号解调及进动角解算回路、幅值控制回路、正交控制回路以及频相跟踪控制回路的有效工作，从而降低半球谐振陀螺仪正常工作条件下的漂移误差，提升半球谐振陀螺仪的精度。
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1.一种全角控制模式的半球谐振陀螺仪驻波方位角解算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述信号解调及进动角解算回路确定所述谐振子驻波振型的进动角之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述正交控制回路维持所述谐振子驻波正交轴振动幅度小于预设幅度包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述正交控制回路通过PI控制器对波节点参数和波腹点参数进行闭环控制包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述PI控制器具有比例和积分校正模块。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种全角控制模式的半球谐振陀螺仪驻波方位角解算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述信号解调及进动角解算回路确定所述谐振子驻波振型的进动角之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述正交控制回路维持所述谐振子驻波正交轴振动幅度小于预设幅度包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永德，
申请(专利权)人：四川图林科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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