激光陀螺数字抖动控制方法与特性

针对传统的模拟抖动控制系统体积大、灵活性差的缺点,设计了一种基于单片机的新的激光陀螺数字抖动控制方法,建立了陀螺抖动的数学模型,比较研究了传统的模拟正弦波驱动和新的数字方波驱动的抖动特性,指出了后者不同于前者的抖幅变化律及非线性的随机噪声注入方式。仿真和实验证明,该方法能很好满足激光陀螺抖动控制要求,保证陀螺性能。     

机械抖动激光陀螺小时延信号处理方法的研究

去除抖动信号是机械抖动激光陀螺信号处理电路的重要工作,针对目前现有的机械抖动激光陀螺解调方法存在的缺陷,本文提出了抖动剥除和FIR滤波器相结合的一种解调方法,以满足机抖激光陀螺在快速跟踪中的应用要求。实验结果表明,抖动剥除后,陀螺计数脉冲中的抖动信号衰减了近75dB,可以直接用于精度要求不高实时输出角速率的场合。抖动剥除后用低阶的FIR低通滤波器滤除剩余的抖动偏频量和高频噪声,在保证小时延的基础上提高了精度。     

微机械陀螺品质因数的在线测量方法

品质因数是决定微机械陀螺结构性能的重要参数。传统测量振动结构品质因数的幅频曲线半功率带宽法需要记录大量幅频响应数据并需作离线处理,测量效率很低。通过分析微机械陀螺动力学模型发现,品质因数可根据谐振频率及相频函数在谐振频率点处的一阶导数值计算,且相频曲线在谐振频率点附近近似为线性。利用这些特点,提出一种新的品质因数在线快速测量方法。首先,在谐振频率附近对陀螺进行激励,得到相频数据;然后,使用递推最小二乘法估计出相频曲线斜率;最后根据该斜率和谐振频率值计算出品质因数。新方法不需要存储和离线分析频率响应数据,可以自动确定品质因数。仿真和实验验证了本文方法的正确性和可行性。     

激光陀螺零偏误差复合信号补偿分析

作为一种集成了光学、电学和机械力学的复杂系统,激光陀螺可以精确地测量物体的角速率输出。为了满足惯性导航系统长时、高精度的测量要求,研究了激光陀螺内部不同类型的传感器与激光陀螺零偏误差之间的特性;在传统的基于温度的零偏误差补偿方法的基础上,引入二频机抖激光陀螺内部温度传感器、光电二极管和粘在抖动机构上的压电陶瓷的输出信息进行复合建模;利用非线性拟合能力强的支持向量机算法,针对不同类型信息与二频机抖激光陀螺零偏误差的相关性对模型进行优化。实验结果表明,该二频机抖激光陀螺零偏误差补偿模型的补偿精度高于传统的补偿方法。     

基于复合信号的激光陀螺零偏误差补偿分析

作为一种集成了光学、电学和机械力学的复杂系统，激光陀螺可以精确地测量物体的角速率输出。为了满足惯性导航系统长时、高精度的测量要求，研究了激光陀螺内部不同类型的传感器与激光陀螺零偏误差之间的特性，在传统的基于温度的零偏误差补偿方法的基础上，引入了二频机抖激光陀螺内部温度传感器、光电二极管和粘在抖动机构上压电陶瓷的输出信息进行复合建模，利用非线性拟合能力强的支持向量机算法，针对不同类型信息与二频机抖激光陀螺零偏误差的相关性对模型进行优化。实验结果表明，该二频机抖激光陀螺零偏误差补偿模型的补偿精度高于传统的补偿方法。     

微陀螺闭环驱动方法

为了获得最佳的驱动效率,采用相位控制技术设计了微陀螺谐振环路,使微陀螺产生驱动模态谐振.为了提高微陀螺的稳定性,设计了ITAE性能指标最优的PID控制器,使微陀螺驱动轴振动幅值保持恒定.闭环驱动电路的测试结果表明,谐振环路振荡频率与驱动模态频率非常接近,采用PID控制器后,在一40℃～80℃范围内,微陀螺驱动轴振动幅值的变化仅为0.1%,振动幅值稳定性有显著改善.     

半球谐振陀螺动态实验建模

为了建立半球谐振陀螺的误差模型,分析和介绍了半球谐振陀螺工作原理及其系统回路组成,并建立了半球谐振陀螺力反馈模式下的动态理论模型.为解决理论设计模型与实际模型的不一致,提出了以实验数据的曲线拟合度为指标的半球谐振陀螺动态模型建模方法,并通过实验证明了该方法可以用于半球谐振陀螺动态建模,并且能够确保模型的精度.     

高g值加速度计动态校准的实现方法

针对高g值加速度计动态校准要求激励信号的频率大于加速度计谐振频率的需要,采用小型Hopkinson杆和激光干涉仪构成动态校准系统,对某型高g值加速度传感器进行了校准实验。结果表明:该系统能产生脉宽10滋s以下的窄脉冲加速度激励信号,对一阶谐振频率大于100 k Hz的高g值加速度计可以实现动态校准。     

脉冲激励下船舶结构谐振响应预报及其模态阻尼参数识别

从模态识别基本原理出发,对脉冲激励下的时-频域响应、谐振激励下的时域响应的表达式进行推导,找到了其时-频域下的幅值关系,认为一定条件下谐振响应中伴随自由振动成分短时间内难以衰减,指出谐振激励力幅值与脉冲力幅值相等时,脉冲响应频谱对应频率下的幅频与谐振下的强迫振动幅值相等。在建立响应等价关系的基础上,推导了仅通过脉冲响应频谱上有限个谱线信息所确定的某阶模态阻尼比的计算公式。利用船体梁模型验证了响应预报及阻尼比估算的准确性。完成了2块不同材料典型船体板单元模型的前8阶模态阻尼比测试,通过数值计算结合试验响应频谱验证了方法的快速性、可靠性。     

基于离散滑模变结构的惯稳回路控制研究

为进一步提高惯稳系统的稳定精度，设计了滑模变结构控制器（SMC）。采用指数趋近率设计时，通过调整等速趋近参数 和指数趋近参数 ，来减小抖振并提高趋近速度。以某实际惯稳平台数学模型为控制对象进行仿真时，由于系统限制，提出以陀螺输出信号近似代替SMC的理论输入值。仿真结果表明，采用SMC算法的系统在跟踪精度和抗干扰能力上明显优于传统PID，系统抖振非常微弱，可以忽略不计。     

机抖激光陀螺捷联系统姿态算法优化设计

机械抖动激光陀螺捷联惯性导航系统中通常要对陀螺信号进行预滤波处理以消除抖动偏频,数据滤波后其幅值和相位的变化引入了附加的姿态算法误差.为了减小此误差,研究了抖动解调滤波器的特性以及数据滤波对系统姿态算法精度的影响,推导了与滤波器匹配的姿态算法优化公式.优化算法仅修正了传统算法系数,不增加算法实现难度.仿真和实验表明,优化算法能有效减小滤波器引入的附加姿态算法误差,明显改善算法精度,有很高的工程实用价值.     

基于模糊神经网络的陀螺温控系统故障诊断

针对故障诊断知识具有模糊性的特点,在基本前向神经网络的基础上,提出了一种适用于挠性陀螺温控系统的串形结构多层前向模糊神经网络(FNN)的故障诊断方法,并给出了网络的结构和学习方法。仿真结果表明,将模糊理论和神经网络方法结合在一起,可以准确地对陀螺温控系统进行故障诊断,证明了该方法行之有效。     

弹道式导弹自对准系统的随机最优控制

固定基座发射的弹道式导弹,可以利用三轴陀螺平台罗盘系统来实现全方位自对准。在考虑到系统噪声及测量噪声情况下,根据离散型线性随机系统最优控制的分离定理,实现平台罗盘自对准系统的最优控制。计算结果表明,所讨论的方法,可以在对准精度、对准时闻及对随机干扰信号的滤波作用诸性能要求方面,获得满意的结果。     

简易方便的陀螺漂移微机测试系统

本文介绍了一种采用微计算机的简易方便的陀螺漂移测试系统。它利用低成本高分辨率的A/D转换装置完成陀螺漂移及温度的测量。本系统能实时地对陀螺漂移进行计算、分析、显示和记录,并对陀螺温度实施精确的控制。     

虚拟战场电磁环境雷达信号建模方法

针对典型地空反辐射导弹武器仿真系统中虚拟战场电磁环境仿真分系统的实际需求,以典型机载雷达AN/APS-145为例,在对其信号载频、脉宽、重频、脉冲幅度等主要性能参数进行系统分析的基础上,研究了应用于虚拟战场电磁环境仿真系统的雷达信号建模方法,仿真实验验证了该方法的正确性与可实现性。     

程控滤波器制作与探讨

系统以FPGA器件和微处理器为核心构成,由程控放大器、参数可调滤波器、简易幅频特性测试仪和控制显示单元四部分组成。其中程控放大器增益为(0~60)dB,10 dB步进;在单片FPGA器件中集成了低通、高通和椭圆三种数字滤波器;滤波器截止频率和放大器放大倍数可通过4×4键盘设置并在液晶上显示;幅频特性测试仪可绘出所测系统的幅频特性曲线。整个系统设计方案先进,精度高,各项指标均满足设计要求。     

炮控系统性能试验中角位移量的几种测量方法

炮控分系统是主战坦克等地面攻坚武器系统的重要组成部分,在坦克全系统定型试验前,必须进行分系统的试验测试。国内目前使用的测试方法和测量设备还停在五六十年代的水平,为适应主战坦克武器系统的发展,必须研制一套测量精度高、自动化程度强的测量设备。介绍了以计算机为中心构建的炮控性能参数测试系统的组成与工作原理,讨论了炮控系统性能试验中利用CCD传感器与坐标靶、PSD传感器与电子靶、点光源与CCD传感器、激光(光纤)陀螺传感器或电测法进行角位移量测量的几种方法。     

基于单神经元PID的方位保持仪温控系统的仿真

由于方位保持仪的核心元件陀螺易受温度的影响,常采用温控系统控制其工作的环境温度来保证它的精度与性能.通常采用的传统PID控制方法虽然简单,但由于系统存在非线性因素,控制效果不是很理想.提出一种基于单神经元自适应PID的控制算法,利用单神经元的自学习,自适应能力,实现对方位保持仪温控系统的快速实时在线控制.仿真结果表明该方法优于传统的PID控制算法,是行之有效的.     

航天器转动惯量参数在轨辨识的最优激励

根据矩阵分析理论研究了转动惯量参数的可辨识性问题,从姿态动力学方程导出关于未知参数的线性回归模型,将回归矩阵的条件数作为参数可辨识度的定量指标,以可辨识度最大为目标函数建立最优控制模型;应用解最优控制问题的伪谱法,计算控制力矩陀螺的指令轨线,使得惯量参数的辨识精度和收敛速度显著提高;在仿真中采用双无迹卡尔曼滤波算法进行参数辨识,结果验证了所提出的最优激励设计方法可以改善参数辨识性能,同时该方法对先验信息误差具有鲁棒性。