【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于惯性。
技术介绍
1、半球谐振陀螺是一种利用科里奥利效应检测角度或角速度的科里奥利振动陀螺仪。半球谐振陀螺的工作模式包括全角模式和力平衡模式，全角模式指谐振子方位角始终处于自由进动状态，而力平衡模式是将方位角固定在0°。半球谐振陀螺作为一种固态振动陀螺仪，它表现出高可靠性、长寿命和强抗辐射的稳定物理特性，广泛应用于航空、航天和导弹系统等军事领域。半球谐振陀螺的性能受到陀螺装配水平、谐振子结构误差及电路误差的影响。为了在陀螺运行过程中消除上述因素对陀螺漂移的影响，通常使用虚拟进动来实现误差因素的在线辨识与补偿。
2、但是全角模式半球谐振陀螺的虚拟进动采用开环模式，即：使谐振子方位角始终处于自由进动状态，同时虚拟进动控制电压为常值，因此会导致虚拟进动速度随着频率及高压的变化产生规律性变化。虚拟进动速度为在无外界角速度输入的前提下，使用虚拟进动控制电压来使驻波进动速度发生改变，此时驻波的进动速度称为虚拟进动速度。
3、陀螺在环境温度变化时会导致谐振频率及直流高压进行快速变化，进而使得虚拟进动需要很长时间才能使在虚拟进动控制电压的作用下，驻波以恒定速度进行进动并达到稳定。一方面现有技术中虚拟进动的校准多是采集大量实验数据来生成查找表，并根据谐振频率来动态调用虚拟进动控制电压，整个过程费事、费力、环境适应性差。这种方法非常依赖于模型的准确性，进而导致补偿效果十分受限。
4、另一方面现有技术中还利用温箱来对谐振频率和虚拟进动速度进行标定并拟合，该过程需要依赖外部实验设备，同时需要前期进行大量
5、因此，为了提高陀螺在全温下的实时校准性能表现，克服传统的半球谐振陀螺虚拟进动速度在线校准方法需依赖前期标定的实验数据费事、费力、且环境适应性差的问题，提出一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法是非常有意义的。
技术实现思路
1、本专利技术目的是为了解决传统的半球谐振陀螺虚拟进动速度在线校准方法，在全温下的实时校准性能表现差，需依赖前期标定的实验数据费事、费力、且环境适应性差的问题，本专利技术提供了一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法。
2、一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，该方法包括如下步骤：
3、步骤1、对半球谐振陀螺进行上电启动，使其在初始给定的虚拟进动控制电压vw0所对应的虚拟进动控制力fw0下进动；
4、步骤2、利用锁相环输出的同频正、余弦参考信号对半球谐振陀螺的x和y通道实时检测到的振动信号进行同频解调，得到x通道余弦信号cx和y通道余弦信号cy；
5、步骤3、对cx和cy进行角度解算，得到驻波方位角θ；再对驻波方位角θ进行差分运算得到驻波进动速度
6、步骤4、第i轮辨识，i的初始值为1，设定进动误差的初始值为β20，根据驻波进动速度及特定频率参考信号，利用进动误差辨识算法在线辨识进动误差；
7、步骤5、判断第i轮辨识得到的进动误差是否收敛，结果为是，跳转至步骤6，否则，i＝i+1，跳转至步骤4；
8、步骤6、记录初始给定的虚拟进动控制电压vw0和第i轮辨识得到的进动误差，准备开启进动误差校准；
9、步骤7、判断收敛后的半球谐振陀螺上电时间是否达到时间阈值，结果为是，则跳转至步骤8，否则，跳转至步骤6；
10、步骤8、开启进动误差校准：
11、根据第i轮辨识得到的进动误差以及β20调整初始给定的虚拟进动控制电压vw0，使半球谐振陀螺在调整后的虚拟进动控制电压vw0所对应的虚拟进动控制力下驻波以常值叠加特定频率参考信号的形式进动，进而使驻波进动速度保持恒定，完成对半球谐振陀螺虚拟进动在线校准。
12、优选的是，时间阈值的取值为10分钟。
13、优选的是，步骤5、判断第i轮辨识得到的进动误差是否收敛的条件为：
14、当相邻两轮辨识得到的进动误差间的差值小于设定收敛阈值时，判定第i轮辨识得到的进动误差收敛，否则，第i轮辨识得到的进动误差不收敛。
15、优选的是，步骤2得到x通道余弦信号cx和y通道余弦信号cy的实现方式为：
16、
17、其中，
18、x＝[acos2θcosωt-qsin2θsinωt]；
19、y＝[asin2θcosωt+qcos2θsinωt]；
20、
21、
22、lpf(·)为低通滤波，vs和vc分别为同频正弦和余弦参考信号，x和y分别为x通道和y通道所检测到的振动信号，a和q分别代表主驻波幅值和正交波幅值，为参考信号的初始相位，ω为谐振子的谐振频率，t为时间。
23、优选的是，步骤3中，得到驻波方位角θ的实现方式为：
24、优选的是，特定频率参考信号为给定频率正弦信号。
25、优选的是，步骤4中，利用进动误差辨识算法在线辨识进动误差的实现方式包括：
26、步骤41、建立驻波进动速度和初始给定的虚拟进动控制电压vw0间的关联模型：
27、
28、其中，k为半球谐振子的进动因子，ω为输入角速率，kd为检测增益，kc为控制增益，a0为目标幅值，ω为谐振子的谐振频率，vcon-0为常值分量，vsin为正弦分量的幅值，λ为正弦分量的频率，t为时间；
29、步骤42、将关联模型写成离散乘积形式：
30、
31、其中:
32、α(i)＝[1 sinλt(i)]
33、
34、为第i个采样时刻的期望输出向量，还作为第i个采样时刻的驻波进动速度，i为采样时刻序列号，i＝1,2,3……，α(i)为第i个采样时刻的观测向量，t(i)为第i个采样时刻所对应的时间，β(i)为第i个采样时刻的参数向量，β1(i)为β(i)中第一行第一列元素，β2(i)为β(i)中第二行第一列元素，t为矩阵转置，ω(i)为ω的离散量，kd(i)为kd的离散量，kc(i)为kc的离散量，vcon-0(i)为vcon-0的离散量，vsin(i)为vsin的离散量；
35、步骤43、根据步骤42中的α(i)，更新第i个采样时刻所对应的进动误差辨识算法的增益向量h(i)和协方差矩阵p(i)：
36、步骤44、根据步骤43中的h(i)，步骤42中的α(i)和求出第i个采样时刻的参数估计量β(i)，并将β(i)中的β2(i)作为第i轮辨识的进动误差；
37、
38、其中，β(0)＝[0 β20]t。
39、优选的是，步骤43中，
40、
41、
42、其中，p(i-1)为第i-1个采样时刻所对应的协方差矩阵；p(0)＝i，i为单位矩阵，η为遗忘因子，η在(0,1]范围内选择。
43、优选的是，步骤8中，调整后的虚拟进动控制电压vw0的表达式为：
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1.一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，时间阈值的取值为10分钟。
3.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，步骤5、判断第i轮辨识得到的进动误差是否收敛的条件为：
4.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，步骤2得到X通道余弦信号Cx和Y通道余弦信号Cy的实现方式为：
5.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，步骤3中，得到驻波方位角θ的实现方式为：
6.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，特定频率参考信号为给定频率正弦信号。
7.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，步骤4中，利用进动误差辨识算法在线辨识进动误差的实现方式包括：
9.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，步骤8中，调整后的虚拟进动控制电压Vw0的表达式为：
10.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，步骤41中、λ的取值范围为0Hz至10Hz。
...【技术特征摘要】
1.一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，时间阈值的取值为10分钟。
3.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，步骤5、判断第i轮辨识得到的进动误差是否收敛的条件为：
4.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，步骤2得到x通道余弦信号cx和y通道余弦信号cy的实现方式为：
5.根据权利要求1所述的一种基于电压波动的半球谐振陀螺虚拟进动在线校准方法，其特征在于，步骤3中，得到驻波方位角θ的实现方式为：
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊国兴，王瑞祺，王常虹，奚伯齐，李汉时，吴梓昊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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