基于CompactRIO的动力调谐陀螺仪再平衡回路设计与远程控制方法研究

发布时间：2020-07-12 20:02

【摘要】：陀螺仪作为惯性导航系统中重要的测量装置,用于测量敏感运动物体相对惯性空间的角运动。动力调谐陀螺仪凭借其结构简单、精度较高、功耗较低等特点,被广泛地装备在各军工领域。而面对众多的在装设备,长时间的现场监测与频繁的在线诊断并不现实,因此一种可以远程控制并实时监测陀螺状态的控制系统是动力调谐陀螺仪新的技术需求。本文提出了一种基于CompactRIO的动力调谐陀螺仪远程控制监测系统的设计方案并进行了相关实验,为陀螺仪后续故障诊断与在线辨识的研究打下基础。本文首先对动力调谐陀螺仪的表头结构模型与工作模式进行分析,推导出其动力学方程,为再平衡回路的设计提供理论依据。在此基础上,设计了一种以CompactRIO为核心控制器的数字再平衡回路。该回路主要由外围电路、C系列板卡、与CompactRIO组成。在回路搭建完成后,本文对系统的软件功能部分进行了设计,编写了系统的远程控制与陀螺测试的相关程序。整体设计完成后,本文对系统进行了一系列相关测试。通过实验结果,认为系统初步实现了设计目的,表明了设计方案的可行性。本文最后对系统的不足进行了总结,并对之后在线辨识与故障诊断功能提出设想。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH824.3
【图文】：

动力调谐陀螺仪,表头

°/h 和 0.01°/h 的精度[7][8][9]。到了 90 年代，随MS 陀螺也应运而生。这种陀螺仪在体积、价格，但是受限于精度不高，因此广泛应用在电子产技术的不断发展，新型陀螺的性能优势愈发明显结构影响，噪声大、不防撞击、带宽窄的缺点也本世纪初，陀螺仪需求量大，而动力调谐陀螺仪度较高等特点，广泛地装备在各中导航系统中。 HT-T4 动力调谐陀螺仪在钻井领域中有着广泛360G 大角速率动力调谐陀螺仪广泛装配在战术位，众多的在装设备仍需对陀螺仪进行测试维护发展方向已经不再是单纯的提高精度，而是转向多的设备，长时间的现场监测与频繁的在线诊断制并实现陀螺监测系统是动力调谐陀螺仪相关

原理图,动力调谐陀螺仪,系统结构,原理图

1.2 再平衡回路的发展及现状动力调谐陀螺仪受挠性结构的机械限制，需要搭配锁定伺服回路形成闭环系统进行闭环的间接测量。如图1-2所示，动力调谐陀螺仪测试回路由两部分组成，

框架图,传统仪器,框架

图 1-4 传统仪器与虚拟仪器的框架对比传统的远程控制系统的传感器、控制器与计算机三者是分离的，通常控制器首先响应传感器输出，并将处理结果传输到计算机中，通过计算机处理后利用网络进行远程的传输与控制，实时性较差[21]。而虚拟仪器由于其兼具信号采集、信号分析、信号处理、信号显示等功能，能够很好地解决传统仪器实时性与交互性差的问题。虚拟仪器将传统的控制器部分与计算机部分作为一个整体响应传感器信号，同时可以直接利用计算机进行远程的网络传输，相对于原有的控制方法更加的灵活与简便。1.4 论文的主要工作本文以实现动力调谐陀螺仪远程控制与监测为系统设计目的，提出了一种以CompactRIO 为核心控制器的设计方案。初步实现陀螺仪的远程闭环控制与状态

【参考文献】