一种陀螺进动控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种陀螺进动控制装置，包括：预处理电路、微控制器、低通滤波器、功率放大器和陀螺驱动；预处理电路的输入端与传感器连接，其输出端与微控制器的输入端连接；微控制器的输入端还与上位机连接，微控制器的输出端与低通滤波器的输入端连接；低通滤波器的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出端与陀螺驱动的输入端连接，陀螺驱动的输出端与陀螺连接。本实用新型专利技术提高了陀螺进动的控制精度；节约了成本，减少了电路复杂度；降低了算法的复杂度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及陀螺进动控制技术，具体地说是一种陀螺进动控制的装置，应用于频率测量和陀螺进动控制等领域。技术背景陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空、航海、航天和工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业和其它高科技的发展具有十分重要的意义。位置和频率测量是陀螺速度稳定控制领域当中两个输入，这两个输入是进动控制的基础。进动特性是陀螺的一个重要特性，利用该特性可以实现陀螺的定向偏转，具体可以应用在导航等领域。在现有的系统中，通常利用惯性系作为陀螺进动的基准，当陀螺移动时会影响进动精度；采用DAC模块生成正弦波，这样增加了硬件成本；在进动控制中，采用算法计算进动方位和幅度与进动控制信号的幅度和相位的映射关系，占用微控制器的资源，算法实时性差。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种陀螺进动控制的方法及装置。本技术为实现上述目的所采用的技术方案是一种陀螺进动控制装置，包括预处理电路、微控制器、低通滤波器、功率放大器和陀螺驱动；预处理电路的输入端与传感器连接，其输出端与微控制器的输入端连接；微控制器的输入端还与上位机连接，微控制器的输出端与低通滤波器的输入端连接；低通滤波器的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出端与陀螺驱动的输入端连接，陀螺驱动的输出端与陀螺连接。所述传感器包括位置传感器和转速传感器。本技术具有以下有益效果及优点I.本技术利用陀螺反馈信号测量陀螺转子的位置及转速作为陀螺进动的参考基准，提高了陀螺进动的控制精度。2.本技术利用脉宽调制技术生成正弦波，节约了成本，减少了电路复杂度。3.本技术利用线性插值技术将进动幅度和方位与进动控制信号的幅度和相位进行映射，降低了算法的复杂度。附图说明图I为本技术硬件原理示意图；图2为本技术脉宽调制生成正弦波原理示意图；图3为本技术进动幅度方位与进动控制信号映射原理示意图；图4为本技术陀螺进动控制方法流程图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术做进一步的详细说明。采用信号处理技术对陀螺反馈信号进行预处理，然后将预处理过的反馈信号分别处理成速度反馈和转子反馈并输入微处理器，通过处理和计算得当前时刻陀螺的位置和转速，根据实时输入的进动方向和幅度调整进动信号，然后经过功率放大器进行输出，实现系统的进动控制。如图I所示，陀螺反馈信号经过电压跟随器、放大等预处理后，输入微处理器作为进动控制信号的参考基准，并用该信号的频率作为进动控制信号的频率；进动的方位及幅度信息输入微控制器后，根据预先储存过的信息进行插值得出进动控制信号的幅度和相位；利用脉宽调制技术将进动控制信号的频率、幅度和相位信息通过改变脉宽调制的占空比变成调制过的正弦波，然后经过低通滤波取出高频成分，最后经过功放来驱动陀螺进动。微控制器采用TMS320F28335，低通滤波器采用二阶巴特沃斯滤波器，功率放大器采用·0PA544。如图2所示，利用脉宽调制模块来生成的正弦波并非真正的正弦波，而是高频调制的正弦波，其中正弦波的幅度决定了脉宽调制的最大占空比，二者为线性关系，正弦波的相位须和基准信号(测量的陀螺位置信息)进行比较，并将相位差数字化，变成时间差，改时间差决定了脉宽调制模块的50%占空比的时刻，正弦波的频率就是占空比改变一个周期的频率，这样高频调制的正弦波就得以生成。如图3所示，陀螺进动的幅度和方位与陀螺进动控制信号的幅度和相位并不一致，二者有特定的复杂映射关系，在实际应用过程中，为了简化计算过程，将某些特殊点的映射做成64X64的二维表，将进动幅度和进动方位分别在该表中搜索距离输入信息最近的两个点，然后利用线性插值的方法进行插值，得到进动控制信息的幅度和相位。其中，特殊点为在陀螺顶面上不同半径的同心圆圆周与不同圆心角的交点，本实施例采用陀螺顶面圆心为圆心，陀螺顶面圆周为最大圆周，以陀螺顶面的1/3和2/3半径画圆，并以圆心为原点，在圆面上设定y轴和z轴，y轴为0度,取圆心角为45° ,90°…360°的半径,上述半径与不同半径的圆周相交的点采取为特殊点。如图4所示，系统上电后，首先对微控制器外围设备及其硬软件的参数进行初始化，然后查询，陀螺转子的转动周期到来，如果没到来，则查询脉宽调制的间隔是否到来，如果到来，则测量陀螺转子的转速，接下来确定需要进动的位置(本实施例通过串口接收上位机的需要进动的位置信息)，然后把进动的位置和进动控制信息进行映射，完成进动控制信息的幅度、频率和相位三要素了，在来查询脉宽调制间隔是否到来，到来则输出脉宽调制波，没有到来则查询陀螺转自转动周期是否到来。其中，脉宽调制的间隔通过定点采用得至IJ，在一个周期的正弦波内设定256个点，正弦波周期除以256即得到脉宽调制的间隔。权利要求1.一种陀螺进动控制装置，其特征在于包括预处理电路、微控制器、低通滤波器、功率放大器和陀螺驱动；预处理电路的输入端与传感器连接，其输出端与微控制器的输入端连接；微控制器的输入端还与上位机连接，微控制器的输出端与低通滤波器的输入端连接；低通滤波器的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出端与陀螺驱动的输入端连接，陀螺驱动的输出端与陀螺连接。2.根据权利要求I所述的一种陀螺进动控制装置，其特征在于 所述传感器包括位置传感器和转速传感器。3.根据权利要求I所述的一种陀螺进动控制装置，其特征在于 所述微控制器采用TMS320F28335。4.根据权利要求I所述的一种陀螺进动控制装置，其特征在于 所述低通滤波器采用二阶巴特沃斯滤波器。5.根据权利要求I所述的一种陀螺进动控制装置，其特征在于 所述功率放大器采用0PA544。专利摘要本技术涉及一种陀螺进动控制装置，包括预处理电路、微控制器、低通滤波器、功率放大器和陀螺驱动；预处理电路的输入端与传感器连接，其输出端与微控制器的输入端连接；微控制器的输入端还与上位机连接，微控制器的输出端与低通滤波器的输入端连接；低通滤波器的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出端与陀螺驱动的输入端连接，陀螺驱动的输出端与陀螺连接。本技术提高了陀螺进动的控制精度；节约了成本，减少了电路复杂度；降低了算法的复杂度。文档编号G01C19/02GK202794963SQ201220510510公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日专利技术者王恩德, 佟新鑫, 朱丹, 刘晓安, 王旭, 栗萧峰 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陀螺进动控制装置，其特征在于包括：预处理电路、微控制器、低通滤波器、功率放大器和陀螺驱动；预处理电路的输入端与传感器连接，其输出端与微控制器的输入端连接；微控制器的输入端还与上位机连接，微控制器的输出端与低通滤波器的输入端连接；低通滤波器的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出端与陀螺驱动的输入端连接，陀螺驱动的输出端与陀螺连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王恩德，佟新鑫，朱丹，刘晓安，王旭，栗萧峰，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：