[发明专利]一种提高微机械陀螺稳像平台精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高微机械陀螺稳像平台精度的方法。

背景技术

陀螺稳像平台是一种控制执行单元抵消外部扰动的平台，它可以使搭载的摄像设备有效的隔离运动载体的各种振动、起伏、颠簸，消除图像的模糊和晃动。

陀螺仪是一种可以准确检测物体运动角速度的器件，它在国防、航空航天中有着战略性的地位。高精度的微机械陀螺仪在欧美国家是受到出口限制的，这就可见对陀螺仪的研究，对一个国家科技水平的提升有着十分巨大的作用。而微机械(MEMS)陀螺仪相对传统陀螺仪有着成本低、体积小、系统集成度高等优点，现在被广泛应用于各种机电设备中，但是微机械陀螺仪也存在着测量精度不高的问题，使其在高精度产品中的应用非常少。

陀螺仪的精度指标主要为零点偏置稳定性。在微机械陀螺仪中是零点偏置稳定性是比较大的，即精度相对较低。零点偏置稳定性就是，陀螺仪在静止时有一个不固定的零点偏置，零点偏置稳定性越大，零点偏置的最大值就越大，这个不固定的零点偏置就是影响陀螺仪精度的主要原因。当设置一个固定的零点偏置补偿量ω₀后，角速度ω＝ω_s-ω₀，其中ω_s是陀螺仪的检测数据。但是由于零点偏置的不固定性，补偿固定的ω₀是不准确的，且陀螺仪受到温度、机械振动等因素的影响，使其测量的数据ω_s也存在误差，通过ω＝ω_s-ω₀得到角速度值就不准确了，稳像平台的精度也就难以保证。

因此提高使用低成本、较低精度的微机械陀螺仪稳像平台的精度，是陀螺稳像平台技术中重要的难题。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种使用加速度计检测稳像平台偏移量作为反馈量，构成闭环控制，使用智能PI调节器动态改变陀螺仪的零点偏置补偿量ω₀，使稳像平台保持精度的提高微机械陀螺稳像平台精度的方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

本提高微机械陀螺稳像平台精度的方法，依次包括如下步骤：

a)在稳像平台上安装加速度计以及在光电转台上微机械陀螺仪，并将加速度计与光电转台电连接于控制系统；

b)当有扰动力矩作用于光电转台时，光电转台姿态角发生改变，微机械陀螺仪检测扰动角速度ω_s,控制系统根据角速度公式ω＝ω_s-ω₀计算得到实际角速度ω，并发出指令控制光电转台内的电机产生与实际角速度ω大小相等、方向相反的转速，使稳像平台保持相对静止；

c)加速度计检测稳像平台的姿态角度，当稳像平台相对静止时，加速度计检测的角度不变，当稳像平台产生偏移时，控制系统利用单神经元PI调节器通过PI公式：得到k时刻的固定零点偏置补偿量ω₀(k)，式中k为系统的采样时刻，e(k)为k时刻设定的稳像目标角度与加速度计实际检测的角度的差值，K_P＝0.009，K_i＝0.007。

d)通过公式ω'＝ω_s-ω₀(k)得到修正后的实际角速度ω'，控制系统发出指令控制光电转台内的电机产生与实际角速度ω'大小相等、方向相反的转速。

为了提高测量精度，上述步骤a)中的加速度计平行于稳像平台安装。

为了提高测量精度，上述步骤a)中的微机械陀螺仪垂直于稳像平台安装。

本发明的有益效果是：通过加速度计测量实际角度差值，并反馈至控制系统，因此实现了闭环控制，通过动态改变零点偏置补偿量ω₀进而修正实际角速度ω，因此解决设定固定的零点偏置补偿量，导致达不到稳像平台精度的问题。

附图说明

图1为本发明的稳像平台的主视结构示意图

图2为本发明的稳像平台的左视结构示意图

图中，1.摄像机 2.稳像平台 3.加速度计 4.微机械陀螺仪 5.光电转台。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2对本发明做进一步说明。

本提高微机械陀螺稳像平台精度的方法，依次包括如下步骤：