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杯形波动陀螺数字化测控技术研究

作　者: 谢笛
导　师: 吴学忠
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 机械工程
关键词: 杯形波动陀螺测控系统驱动控制角速度测量数字化
分类号: V241.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

陀螺是惯性导航系统的重要组成部分,在精确制导武器、航空航天等方面有极其重要的应用。固体波动陀螺具有高精度、小体积、高可靠性等众多优势,而杯形波动陀螺是固体波动陀螺中的一种,相对于与之类似的半球陀螺,还具有结构简单、加工难度小和低成本的特点,因此本文以实验室自行研制的杯形波动陀螺为研究对象,对杯形波动陀螺的数字化测控系统进行了研究,主要研究内容包括:1.介绍了杯形波动陀螺的基本结构和工作原理,并根据杯形陀螺的驱动和检测机理,对其数字化测控电路的信号处理流程进行了总体设计。2.设计了杯形波动陀螺数字化测控电路平台。陀螺驱动的闭环控制方案采用了基于锁相环原理的频率控制和自动增益控制的幅值控制原理,而检测环路则采用了力反馈原理的检测方式。3.对驱动和检测技术的具体实现过程进行了详细的分析和论述。对于驱动环路的实现,采用基于DDS的原理产生了高稳定度的正弦驱动信号;分析了基于锁相环原理的驱动闭环控制的数学模型,并采用模型辨识的方法获得的环路的传递函数,采用工程整定法获得了PI控制器参数;采用力反馈原理的检测方式对陀螺带宽和检测精度都有一定的提高。4.对陀螺测控系统以及各功能模块分别做了测试。结果显示,频率控制误差可以达到10-6数量级,而幅值控制误差可以达到达到10-3数量级,而整个系统标度因数为8.051529e-4°/s/LSB,线性度为811ppm,短期零偏稳定性4.1?/h。

杯形波动陀螺数字化测控技术研究

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