撓性陀螺數(shù)字再平衡回路及其尋北系統(tǒng)研究.pdf

1、陀螺儀是敏感運(yùn)動(dòng)體相對(duì)于慣性空間角運(yùn)動(dòng)的測(cè)量裝置，在航空、航天、航海、兵器以及其他一些領(lǐng)域中，有著十分廣泛的應(yīng)用。隨著慣性技術(shù)的發(fā)展，激光陀螺儀、光纖陀螺儀以及微硅陀螺儀越來越受到重視，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的撓性陀螺儀仍然占有一定的優(yōu)勢(shì)，雖然其技術(shù)已相當(dāng)成熟，但一些國(guó)家仍十分重視其發(fā)展，研究重點(diǎn)主要放在提高精度、動(dòng)態(tài)性能，減少噪音與功耗，實(shí)現(xiàn)小型化和陀螺、線路一體化。 應(yīng)用于捷聯(lián)系統(tǒng)中的撓性陀螺儀必須通過再平衡回路使其工作于閉環(huán)

2、狀態(tài)。再平衡回路的作用有二：一是向陀螺儀力矩器提供施矩電流，使其轉(zhuǎn)子隨載體一起運(yùn)動(dòng)；二是對(duì)力矩電流進(jìn)行精確量化，并作為載體角運(yùn)動(dòng)信息提供給CPU，再平衡回路的精度直接影響到陀螺儀的精度，所以再平衡回路技術(shù)的研究擁有十分重要的意義。按照電流施矩方式的不同，可分為模擬再平衡回路和數(shù)字再平衡回路，數(shù)字回路相對(duì)于模擬回路具有更大的優(yōu)越性。由此本文設(shè)計(jì)了數(shù)字脈沖再平衡回路，通過DSP控制A/D采樣陀螺信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID控制，最后輸出二元數(shù)字調(diào)

3、寬脈沖給陀螺力矩器，迫使陀螺儀繞輸入軸進(jìn)動(dòng)。 尋北儀是一種定向找北裝置，它利用陀螺儀和加速度計(jì)分別敏感地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度分量，并由此計(jì)算出載體的參考軸向的水平投影與真北方向的夾角，即偏北角。本文采用二位置尋北方案，結(jié)合高精度高穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，尋北時(shí)間更短，同時(shí)可以消除陀螺儀的常值漂移，并且陀螺儀的隨機(jī)漂移影響也小。 本文采用TI公司TMS320F2812 DSP和XILINX公司FPGA作為硬件電路核心，對(duì)撓性