动力调谐陀螺再平衡回路的误差分析:DCS回路测试误差多少

　　摘要：动力调谐陀螺是一种双输入双输出的系统，要完成测量功能需要对其解耦。本文在分析了动调陀螺再平衡回路数字模型的同时进行了误差分析，分别分析了系统的稳定性、稳态误差和温度特性，具有较强的工程实践基础。
　　关键词：动力调谐陀螺 解耦 误差分析
　　1、引言
　　动力调谐陀螺（又称动调陀螺）因其结构简单，成本低廉，目前仍然在惯性系统中大量采用，随着人们对挠性陀螺的要求越来越高，大家采取新的改进措施从机械和电路两方面提高性能。机械方面受到设计方法、材料、工艺等限制不容易实施，所以对通过设计再平衡回路来提高系统性能有着十分重要的意义。
　　目前现有的动调陀螺再平衡回路设计中一般采用工程简化陀螺模型，且随之设计的再平衡回路也是如此，没有充分考虑到陀螺的本身误差特性，在实际工程应用中，再平衡回路较少地进行误差分析。本文就目前常用的模拟再平衡回路进行误差分析，找出再平衡回路的误差源，为工程设计提供一个理论基础。
　　2、动调陀螺的模拟再平衡回路的数学模型
　　动调陀螺是一种双输入双输出的干式陀螺，在力反馈回路下可以测量两个方向的角速度信号，两输入两输出之间存在交叉耦合的作用。陀螺从易于控制和补偿的角度考虑，应该消除陀螺交叉耦合的影响，所以陀螺的再平衡回路一般采用解耦控制的方案。
　　随着近几年大规模集成电路的飞速发展，动调陀螺的模拟再平衡回路以其线路简单可靠、体积小等优势被广泛使用。目前针对二余度的动调陀螺模拟再平衡回路一般由信号处理级、校正级和功放级组成，其中信号处理级包括前置放大器、带通滤波器和相敏解调器，并在陀螺的调谐频率和章动频率处可以设置陷波器以消除交叉耦合以及减小陀螺马达转动引起的噪声，如图1所示。
　　3、再平衡回路的稳定性分析
　　作为一个双输入双输出的系统，在各回路存在关联时，系统的稳定性、瞬态特性和稳态特性就比单变量的系统要复杂得多。对于模拟再平衡回路来讲，系统的不完全解耦会使得按照单回路设计系统的增益裕度有所下降，而再平衡回路里使用的陷波器电路也会降低系统的增益裕度，所以在系统设计时需要考虑留有一定的增益裕度。有的时候，更加需要牺牲一些其他的指标以保证系统能够稳定地工作。
　　4、再平衡回路的误差分析
　　4.2 温度特性分析
　　5、结语
　　通过建立动调陀螺再平衡回路的数学模型，并对各种情况下分析了回路的误差源和影响，为设计带来了理论基础，可以应用到后续的工程实际中。
　　参考文献
　　[1]周白令.动力调谐陀螺仪设计与制造[M].南京：东南大学出版社，2002.
　　[2]胡寿松.自动控制原理[M].北京，国防工业出版社，2002.
　　[3]戴绍忠，汪渤.动力调谐陀螺平衡回路的全解耦鲁棒控制[J].导弹与航天运载技术，2006，（4）：p37～41.
　　[4]姚军军，任建新.挠性陀螺组件模拟再平衡回路的改进与实现[J].测控技术.2011年第30卷第4期：p1～7.
　　[5]刘保增.动力调谐陀螺仪力反馈回路优化设计与仿真分析[D].哈尔滨工程大学，自动化学院，2007.

推荐访问:调谐 陀螺 回路 误差