闭环光纤陀螺的建模方法

在设计基于光纤陀螺（FOG）的惯性测量单元之前,必须首先获得陀螺的传递函数模型,研究的目的就是寻求一种有效的FOG传递函数的辨识方法。本文分析了传统方法辨识闭环FOG传递函数的困难,然后提出了利用速率转台对地球自转角速度的调制分量作为陀螺输入来辨识FOG传递函数的方法,并设计了基于最小二乘法的正弦信号幅值和相位的检测方法。通过对国外某FOG模型的分析说明了该方法的可行性,并且该方法实施简单,能够克服白噪声对信号幅值和相位检测带来的影响。     

基于DSP的闭环光纤陀螺研究

提出了一种基于DSP的全数字闭环光纤陀螺设计方案。文中对该闭环光纤陀螺的A／D、D／A等部分间的时序逻辑进行了设计和实现。讨论一种通过反馈调整D／A的基准电压来实现对2π复位不准确的控制。给出几个重要参数的测定方法和实验结果。     

单模闭环光纤陀螺的研制和测试

研制成功一种使用单波导ＬｉＮｂＯ３和两个去偏器的闭环光纤陀螺，测试结果表明它的零点漂移为０．５６５ｏ／ｈ，动态范围－３００ｏ／ｓ￣＋３００ｏ／ｓ。     

基于DSP的闭环光纤陀螺研究

提出了一种基于DSP的全数字闭环光纤陀螺设计方案。文中对该闭环光纤陀螺的A/D、D/A等部分间的时序逻辑进行了设计和实现。讨论一种通过反馈调整D/A的基准电压来实现对2π复位不准确的控制。给出几个重要参数的测定方法和实验结果。     

基于动态Allan 方差的光纤陀螺随机误差分析

针对经典Allan方差不能反映光纤陀螺(FOG)随机误差的非平稳特性,动态Allan 方差(DAVAR)可以反映但没有理论系统地证明其正确性和有效性的问题,通过仿真数据验证了DAVAR 的正确性;利用实验数据分析光纤陀螺噪声随时间变化的动态特性,证明了DAVAR 的有效性。首先,阐述了经典Allan 方差和动态Allan 方差的数学定义,然后利用仿真和实验数据验证其特征,并实现了光纤陀螺噪声的定量二维描述。实验结果表明:DAVAR 不仅可以辨识和分离光纤陀螺随机误差,还可以确定噪声系数,更重要的是可以描述光纤陀螺随机信号动态特性。因此,DAVAR 是分析光纤陀螺特性更加全面、有效且实用的工具。     

三轴光纤陀螺的分时复用闭环控制技术

轻小型化研究是近年来光纤陀螺的一大发展趋势.介绍了一种三轴一体化光纤陀螺的分时复用闭环控制方案及其系统结构,分析了分时复用闭环反馈控制的信号特征变化和分时调制对三轴陀螺系统精度的影响,建立了三轴光纤陀螺分时复用闭环控制系统的动态模型和简化离散模型,推导出了闭环传递函数及误差传递函数,进行了静态性能分析,为进一步优化系统...     

基于小波分析的MEMS陀螺信号去噪

介绍了小波基本理论,建立了微机械(MEMS)陀螺的数学模型,将小波变换用于MEMS陀螺信号处理,并且在MEMS陀螺的静态和动态两种情况下,分析比较Daubechies小波的滤波效果,并和二阶IIR滤波器的滤波效果进行比较.仿真结果证明了采用Daubechies小波对MEMS陀螺信号去噪的有效性和可行性.     

基于微粒群与模拟退火算法的光纤陀螺导航系统动态补偿方法

光纤陀螺惯导系统在进行空间自主导航时,需要经历长期复杂的空间环境,这会使惯性仪表的某些性能发生变化,光纤陀螺仪的光功率下降是一种比较典型的失效模式,这会导致光纤陀螺仪的带宽下降,当航天器进行变轨或姿态机动时其导航精度会降低。针对上述问题,文中提出了微粒群优化的光纤陀螺仪动态补偿方法,根据光纤陀螺仪和参考模型在相同输入下的响应,优化得到补偿环节的参数。但微粒群算法存在过早陷入局部最优解的缺陷,为提高算法的全局搜索能力,采用模拟退火算法使其以较大的概率跳出局部最优解。通过光纤陀螺导航系统的动态导航试验验证了该方法能够有效地补偿光纤陀螺仪的动态特性,提高机动条件下的导航精度,具有较强的工程实用价值。     

采用相关辨识的光纤陀螺动态特性测试方法

动态特性是光纤陀螺的一项重要技术指标,传统的机械转台无法提供测试条件.提出了一种基于相关辨识的光纤陀螺动态特性测试方法;根据全数字闭环光纤陀螺采用数字阶梯波反馈实现闭环控制的工作原理,通过在闭环反馈信号中叠加伪随机信号的方法来进行动态特性测试.将反馈阶梯波上叠加的伪随机信号作为辨识输入信号,光纤陀螺闭环数字输出作为辨识...     

改善高精度数字闭环光纤陀螺阈值方法研究

研究了改善高精度光纤陀螺阈值的方法,提出导致阈值增大的原因是陀螺存在死区,而死区主要由调制解调电路中的电子交叉耦合干扰引起。对光纤陀螺仪的数字闭环传递模型进行了修正,增加了反馈通道对前向通道中探测器输出信号的电子交叉耦合干扰项,并利用此模型对死区进行了实时动态仿真,仿真分析结果基本和实验现象吻合。与采取随机调制的方法不同,本文主要采取优化电子电路设计、改善电路电磁兼容性等方法抑制死区,同样取得了较好的效果。提出了一种新的测试光纤陀螺仪的阈值方法,测试结果表明,优化设计后,陀螺仪的阈值与陀螺的噪声水平相当。     

数字闭环光纤陀螺温度误差分析

分析了数字闭环光纤陀螺温度误差的来源,指出温度误差主要包括温度噪声、标度因数漂移、偏置漂移.提出一种基于离散小波变换的分离陀螺温度噪声和温度漂移的方法,利用该方法对测试数据进行了分析,证实了在零偏稳定性大于0.3(°)/h的光纤陀螺中,温度漂移是主要温度误差.将简化的光纤陀螺等效相位模型与温度敏感参数模型结合得到光纤陀螺温度漂移误差分布模型,利用该模型分析了影响温度漂移误差的各因素,并对主要因素进行了测试和分析.最后总结了抑制温度漂移误差的几点措施.     

F-PID复合控制器在闭环光纤陀螺仪中的应用

陀螺仪是惯性系统的核心部件,目前数字干涉式光纤陀螺（IFOG）以其宽带宽,响应速度快的优点成为首选。IFOG可以看作一个数字控制系统,因此,其动态性能受控制系统设计的影响。现根据此类陀螺的工作原理,推导出系统离散传递函数。将模糊控制器与PID控制器相结合,设计一种新型的F?PID复合控制器取代传统的PID控制器。仿真结果显示,采用F?PID控制器的光纤陀螺系统可以有效地缩短调节时间,减小超调量,并且具有强的抗干扰能力。     

闭环光纤陀螺方波调制失真的影响与消除

数字闭环光纤陀螺仪测量角速度时,采用方波调制引起的各种失真会对输出结果产生影响。基于傅里叶级数建立包含失真噪声的闭环光纤陀螺方波调制、解调信号模型,对各种调制失真引起的输出误差进行了仿真分析,并提出一种双极型归零脉冲方波解调方法,用于消除方波调制闭环光纤陀螺仪的输出信号误差。仿真结果表明:采用常规方波解调时,调制信号的相位失真、方波脉宽失真、谐波失真以及梳状噪声脉冲对光纤陀螺仪输出有很大影响,测量角速度相对误差可达1%量级。采用双极型归零脉冲方波解调时,上述调制失真的影响都得到有效的减小,陀螺仪测量角速度相对误差只有0.1%量级,降低了一个数量级,说明文中提出的双极型归零脉冲方波解调方法对提高闭环陀螺的测量精度和稳定性有重要意义。     

采用双Y型LiNbO3集成光路的闭环光纤陀螺研究

集成化已成为研制中、高精度大动态范围光纤陀螺的一个必然途径。文中报道了一种采用光纤滤波/双Y型集成光路和全数字处理的闭环光纤陀螺,其中光纤滤波/双Y型多功能集成光路是采用退火质子交换法(APE)在铌酸锂衬底上制作而成的,它包含了光纤陀螺所需的除光纤线圈以外的无源光学器件的全部功能两个分光/合光器(耦合器)、两个宽带相位调制器(推挽工作)和一个高消光比的偏振器,测试结果表明,陀螺零偏稳定性优于1°/h。该陀螺结构紧凑、动态范围大、精度适中、成本低,特别适合于战术级的应用。     

基于光纤陀螺的转台周期性误差抑制方法

为抑制测角系统周期性测量误差对光电跟踪系统速度平稳性和成像效果的影响,采用光纤陀螺系统建立误差模型和误差补偿器,对系统进行误差补偿控制。首先,对测角系统测量结果中含有周期性误差的机理进行分析,建立了周期性测角误差的数学模型;其次,采用高精度光纤陀螺建立了一套基于傅里叶理论的角度测量误差模型采集系统,并通过七个步骤提取了测角误差模型的具体表达式;然后,根据提取的测角误差表达式,分四个步骤对系统周期性误差进行补偿控制。最后,通过跟踪成像实验来验证控制补偿的有效性。实验结果表明,跟踪速度误差的最大值降低到0.04 ()/s,比未补偿控制时降低了8倍左右,满足光学成像系统速度误差小于0.1 ()/s的要求,条纹成像效果得到了明显改善。     

利用Allan方差进行光纤陀螺测试

设计了一种基于Allan方差的5阶样条拟合的方法,用于测定光纤陀螺的随机游走系数、零偏不稳定性、速率斜坡、量化噪声、速率随机游走等参数,并基于LabVIEW开发了可视化数据采集程序,对KVH公司生产的E.Core 2000型光纤陀螺进行测试。结果表明,该方法简化了光纤陀螺参数测试流程,提高了测试精度。     

退偏光纤陀螺刻度因数研究

首次在理论与实验两方面研究了闭环退偏干涉型光纤陀螺刻度因数的非线性误差,闭环锯齿波相位调制器对两个偏振光分量的不同调制深度是其非线性误差的原因之一。提出了降低闭环退偏干涉型光纤陀螺刻度因数非线性误差的方法。     

光纤陀螺的最新进展

光纤陀螺从提出至今仅２０余年,但其从原理到实现到改进的发展过程却发生了很大变化。文中简述了光纤陀螺广泛的应用背景及基本原理,对光纤陀螺实用化进程中的几点重大突破进行了总结,并详细介绍了国外光纤陀螺的研究和生产的最新发展情况,也提及了我国光纤陀螺的研制概况。在对各国光纤陀螺公司产品的性能指标及其应用范围的分析基础上,指出了当前光纤陀螺发展的高精度和低成本两个方向,并介绍了几种主要的方案。