半球谐振陀螺数字控制电路研究

发布时间：2018-01-06 17:11

  本文关键词：半球谐振陀螺数字控制电路研究　出处：《电子科技大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：半球谐振陀螺仪(HRG)是具有高可靠、高精度、长寿命等特点的新型振动陀螺。过去半球谐振陀螺仪的控制电路部分采用模拟电路为主。在精度要求越来越高的今天,由于是小信号处理,模拟电路越来越难以满足我们的要求。而数字电路功耗低、有很高的集成度、稳定、调试方便、容易实现自适应处理等特点。本论文正是针对上述问题,研究半球谐振陀螺数字控制电路的实现。首先详细阐述半球谐振陀螺原理以及控制模型的理论研究,重点研究了半球谐振陀螺多环路离散控制模型,通过仿真等技术手段进行了控制系统的关键参数的验证、指标的预估、方案的选型与评估等。由于半球谐振陀螺属于小信号分析和处理,因此电极信号读出和前置缓冲放大器极为重要,将直接决定产品的整体性能。因此本文也着重就电极信号的读出、工作模式的选取、前级缓冲放大电路的研究、数字控制系统算法以及现代控制理论等进行了较为详细的推断和阐述。最终确定了最优的控制系统方案。在上述理论研究的基础上,提出了数字控制电路整体设计思路。半球陀螺数字控制系统主要采用DSP+FPGA的硬件架构,在该方案中充分利用了DSP浮点运算能力强,FPGA并行数据采集与转换速度快,时间同步性能好的优势,这部分作为整个电路的核心处理单元。同时,再加上外围的高精度A/D、D/A、DDS等器件,实现对半球谐振陀螺的精密控制与进动角的读出。本文重点对前级缓冲放大器、AD/DA电路设计、FPGA和DSP电路设计、利用MATLAB进行FIR数字滤波器设计、相位跟踪技术的实现、陀螺多参量误差建模与补偿、DSP程序的烧写、利用Visual BASIC高级语言进行调试软件的编写等部分进行了阐述,并对数字控制算法进行了深入剖析,最终完成了数字化控制半球陀螺样机。完成样机后,参照了一些陀螺测试规范对样机进行了详细的测试,包括:速率测试、随机漂移测试、带宽测试等。将测试相关数据进行了整理和处理,用测试数据证明了半球谐振陀螺数字控制电路的优越性。由于该样机是实现半球谐振陀螺数字控制电路的原理样机,因此还有很多需要改进和优化的地方,在本论文的最后也进一步展望了后续可以改进和提高的地方。
[Abstract]:This paper deals with the realization of the digital control circuit of hemispherical resonator gyro , which is based on the theory of digital control circuit . In the end of this paper , we also looked forward to the improvement and improvement of the follow - up .

【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN96

【共引文献】

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本文编号：1388790