高精度光纤陀螺数字控制系统的优化研究

发布时间：2020-06-02 08:43

【摘要】：目前,国内外许多机构都致力于高精度光纤陀螺的研究。在现有的技术条件下,改善光纤陀螺动态性能的研究,对于光纤陀螺的技术发展和工程实践具有重要的理论意义和经济价值。本文源于工程项目需要,研究内容主要是对高精度光纤陀螺的控制系统进行优化改进以期达到抑制陀螺动态误差、提高陀螺动态性能的目的,从而使其能够满足高动态应用场合的需求。具体研究内容如下:首先,在简述光纤陀螺数字控制系统的研究与发展现状的基础上,简要说明了数字闭环光纤陀螺的基本工作原理,分析建立了干涉式光纤陀螺数字闭环控制系统的数学模型和相应的传递函数,同时也分析了由于光纤陀螺原控制系统中PI数字控制器的不足而对光纤陀螺系统动态性能的具体影响。其次,提出了两种光纤陀螺数字控制系统的优化改进方案。一是,从控制器的角度提出了改进光纤陀螺数字控制器的优化方案,即在原PI控制的基础上串联了P和PI并联控制环节,设计得到了优化PI数字控制器;二是,从误差补偿的角度提出了光纤陀螺误差补偿的优化方案,即在分析光纤陀螺摇摆运动的误差因素和建立动态误差模型的基础上,在控制系统的输出端增加了误差补偿模块。同时在建立了两种优化方案所对应控制系统的动态模型及其传递函数的基础上,给出了优化方案系统控制参数的计算方法。接着,从系统稳定性能和动态能性这两个方面对原控制方案和优化控制方案进行了理论分析和仿真实验验证。在验证了优化方案有效性的基础上,重点对比分析了两种优化控制方案的适用范围与各自的优缺点。最后,从惯导系统的角度对比分析了原控制方案和优化控制方案对惯导系统性能的影响并给出了姿态解算精度的量化对比结果,进一步验证了优化控制方案的有效性和可行性,为将来实验室高精度光纤陀螺的工程实现提供了有效的理论依据和数据参考。
【图文】：

原理图,干涉型光纤陀螺,原理图,光纤陀螺

第 1 章绪论G)和布里渊型光纤陀螺(BFOG)[12]。其中，干涉型光纤陀螺发展得最早，光纤陀螺产品已经广泛应用于海、陆、空、天各种载体中，可以满足从种精度的需求。而另两种形式的陀螺开展较晚，现如今仍在理论研究与中。型光纤陀螺(IFOG)型光纤陀螺的原理图如图 1.1 所示：

原理图,谐振型,光纤陀螺,原理图

m ——光波的波长，m检测出谐振频差 f就可以计算得到旋转角速率。谐振型光纤陀螺的原理图如图1.2 所示[15]。图 1.2 谐振型光纤陀螺的原理图图 1.2 中环形谐振腔的光纤长度仅为几十米，，绕环技术简单，避免了 Shupe 型误差，其探测精度接近于探测器的散粒噪声所决定的极限灵敏度，成本较低。谐振型光纤陀螺的技术还不成熟，其存在的问题有：其光源须采用高相干光源，例如 He-Ne 激光器，不利于小型封装；谐振腔的精细度较低；电路需要优化设计等。3. 布里渊散射型光纤陀螺(BFOG)布里渊散射型光纤陀螺的原理图如图 1.3 所示[16]。布里渊光纤陀螺也采用光纤环形
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273;TN96

【参考文献】