[发明专利]一种小型光纤陀螺的闭环控制系统

权利要求书

1.一种小型光纤陀螺的闭环控制系统，其特征在于，光纤环、Y波导、耦合器与探测器通过光纤依次相连，探测器、第一滤波放大电路、A/D转换器、微控制器、D/A转换器和第二滤波放大电路依次进行电连接，第二滤波放大电路的输出端连接Y波导的相位控制端；所述微控制器包括解调模块、控制校正模块、阶梯波生成模块、相加模块、±π/2相位差调制模块；微控制器还包括复位误差累加模块、2π复位电压修正模块；所述复位误差累加模块、2π复位电压修正模块和阶梯波生成模块构成第二闭环控制回路；

微控制器通过控制A/D转换器的采集时间，令A/D转换器阻止尖峰电压通过；

解调模块对A/D转换器输出的采集电压V_X进行解调，解调出相位差Φ_X；控制校正模块在固定时间长度内对相位差Φ_X进行累加，产生累加误差∑Φ_X，即为阶梯波的台阶高度ΔV_J，该ΔV_J一方面作为解算出来的光纤陀螺角速率结果输出至外部，另一方面输出给阶梯波生成模块；阶梯波生成模块将台阶高度ΔV_J与上一时钟周期输出的阶梯波幅值V_J’累加，得到新的台阶高度V_J，再由相加模块将新的台阶高度V_J与±π/2相位差调制模块输出的调制电压值相加，得到V_J±V_π/2，输出给D/A转换器；

当V_J±V_π/2超出D/A转换器的量程时，微控制器启动第二闭环控制回路，此时2π复位电压修正模块将当前的2π复位电压修正值V_2π’提供给阶梯波生成模块；该当前的2π复位电压修正值V_2π’是上一次复位时所确定的，是设定的2π复位电压V_2π与复位误差累加模块提供的复位累加误差∑Φ_X’相加的结果；阶梯波生成模块将当前的2π复位电压修正值V_2π’附加在台阶高度V_J上输出给相加模块；同时，2π复位电压修正值V_2π’还输出给±π/2相位差调制模块，±π/2相位差调制模块将调制电压值设定为V_2π’/4输出给相加模块；同时，复位误差累加模块从解调模块接收Φ_X，此时Φ_X表示复位产生的相位差，并对历史复位产生的相位差Φ_X进行累加，产生复位累加误差∑Φ_X’，发送给2π复位电压修正模块，供2π复位电压修正模块在下一次系统复位时使用。

2.如权利要求1所述的小型光纤陀螺的闭环控制系统，其特征在于，所述微控制器对外部晶振产生的时钟信号进行分频得到A/D转换器的采集时钟adclk，A/D转换器的采集控制时钟rccclk，D/A转换器控制时钟daclk，±π/2的相位差调制、解调控制时钟fbclk，形成时钟控制系统，实现时序逻辑控制，使整个光纤陀螺闭环控制过程协调一致。

3.如权利要求2所述的小型光纤陀螺的闭环控制系统，其特征在于，

时钟daclk的周期和时钟rccclk的周期等于光纤陀螺的渡越时间；时钟fbclk的周期等于2倍渡越时间；时钟adclk的周期小于渡越时间；

时钟daclk的上升沿到来之前，D/A转换器输出的阶梯波电压保持不变，探测器输出的电压信号为平坦的直流信号；在daclk的上升沿到来时，微控制器更新D/A转换器输入数据，D/A转换器提升或降低阶梯波电压，产生阶梯波的台阶；

时钟rccclk的上升沿滞后daclk时钟的上升沿，当rccclk的上升沿到来时，微控制器输出A/D转换器的采集时钟adclk，A/D转换器开始采集探测器输出电压一直到下一个daclk上升沿的到来，使A/D转换器采集的数据不包含探测器输出的脉冲误差电压。

4.如权利要求2所述的小型光纤陀螺的闭环控制系统，其特征在于，±π/2相位差调制模块受时钟fbclk控制，在fbclk时钟的正半周期，调制模块输出+π/2对应的调制电压值，在fbclk时钟的负半周期，调制模块输出-π/2对应的调制电压值。