[发明专利]一种微机械速率积分环陀螺的控制系统

权利要求书

1.一种微机械速率积分环陀螺的控制系统，其特征在于：包括C/V变换模块、环陀螺表头、信号驱动反馈模块、数字信号微处理器模块；

C/V变换模块：接收环陀螺表头传来的初始电容信号，将初始电容信号转换为电压信号，并将电压信号传输至信号驱动反馈模块；

信号驱动反馈模块：接收C/V变换模块传来的电压信号；对电压信号依次进行滤波、放大处理，生成模拟电压信号，将模拟电压信号转换为数字电压信号，并将数字电压信号输出至数字信号微处理器模块；接收数字信号微处理器模块传来的数字驱动电压信号，将数字驱动电压信号转换为模拟驱动电压信号，将模拟驱动电压信号转换为环陀螺表头的电容信号调节控制信号，并将电容信号调节控制信号发送至环陀螺表头；

数字信号微处理器模块：接收信号驱动反馈模块传来的数字电压信号；对数字电压信号进行信号解调和参数提取，得到环路控制参数；对环路控制参数依次进行幅度控制、稳频控制、正交抵消、角度计算和参数调制，生成数字驱动电压信号，将数字驱动电压信号反馈至信号驱动反馈模块；同时将环路控制参数中角度计算的结果输出至外部测试仪器；

环陀螺表头：接收信号驱动反馈模块传来的电容信号调节控制信号，对初始电容信号的稳定性进行调节，保证了环陀螺的输出精度；

所述信号驱动反馈模块包括滤波放大模块、A/D模数转换模块、高速串行接口、D/A数模转换模块、驱动模块和电压控制器；

滤波放大模块：接收C/V变换模块传来的电压信号，对电压信号依次进行滤波、放大处理，生成模拟电压信号，并将模拟电压信号传输至A/D模数转换模块；

A/D模数转换模块：接收滤波放大模块传来的模拟电压信号，将模拟电压信号转换为数字电压信号，并将数字电压信号经高速串行接口输至数字信号微处理器模块；

D/A数模转换模块：接收环路控制模块传来的数字驱动电压信号，将数字驱动电压信号转换为模拟驱动电压信号，并将模拟驱动电压信号发送至驱动模块；

驱动模块：接收D/A数模转换模块传来的模拟驱动电压信号，将模拟驱动电压信号转换为环陀螺表头的电容信号调节控制信号，并将电容信号调节控制信号输出至环陀螺表头；

数字信号微处理器模块包括环路控制模块、串行外设接口和异步通信接口；

环路控制模块：通过串行外设接口，接收经过高速串行接口从A/D模数转换模块传来的数字电压信号；对数字电压信号进行信号解调和参数提取，得到环路控制参数；对环路控制参数依次进行幅度控制、稳频控制、正交抵消、角度计算和参数调制，生成数字驱动电压信号，将数字驱动电压信号依次通过串行外设接口、高速串行接口反馈至D/A数模转换模块；同时将环路控制参数中角度计算的结果通过异步通信接口输出至外部测试仪器；

环路控制参数包括主轴振动幅度a、正交幅度q、计算得到的角度值θ和陀螺谐振和参考信号之间的相移误差δφ

幅度控制采用自动增益控制计数(AGC)方法，根据敏感结构幅度的大小自动调整驱动信号的幅度，实现保持敏感结构振幅的稳定，同时，在上电过程中减少振子达到稳定状态所需的时间；

稳频控制采用闭环追踪系统，实现了驱动信号的频率与振子的谐振频率完全一致；

正交抵消采用PID控制器，实现对抑制正交幅度值q的抑制。

2.根据权利要求1所述的一种微机械速率积分环陀螺的控制系统，其特征在于：所述计算得到的角度值θ为-90°～90°。

3.根据权利要求2所述的一种微机械速率积分环陀螺的控制系统，其特征在于：所述幅度控制为将主轴振动幅度a的幅度值保持稳定；所述稳频控制为保证陀螺谐振和参考信号之间的相移误差δφ的相移值稳定；所述正交抵消为将正交幅度q的幅度值抵消为0；所述角度计算为将计算得到的角度值θ从-90°～90°拓展为全量程。

4.根据权利要求3所述的一种微机械速率积分环陀螺的控制系统，其特征在于：所述全量程为-180°-180°。

5.根据权利要求4所述的一种微机械速率积分环陀螺的控制系统，其特征在于：所述电容值波动越大，环陀螺的输出角度值误差越大。