[发明专利]一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统

说明书

本发明公开了一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，包括陀螺仪本体、硬件电路、数字信号处理和通讯接口电路，陀螺仪本体包括驱动电机、信号器和力矩器；硬件电路包括前级放大器、选频网络、A/D转换器、力矩电流发生器、信号器激磁电源电路和驱动电机电源电路；前级放大器连接信号器，前级放大器连接选频网络，选频网络连接A/D转换器；力矩器的输入连接力矩电流发生器的输出；信号器输入连接信号器激磁电源电路输出；驱动电机输入连接驱动电机电源电路输出；A/D转换器的输出、力矩电流发生器输入、信号器激磁电源电路输入和驱动电机电源电路输入连接数字信号处理；数字信号处理输出的角速率数字量连接至通讯接口电路。

技术领域

本发明属于伺服控制领域，具体涉及一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统。

背景技术

随着惯性导航系统应用范围的扩大以及各项指标要求的不断提高，现阶段动力调谐陀螺伺服控制系统广泛使用的模拟控制回路实现，模拟控制回路中，流经力矩器的是连续变化的直流电流量，为精确地测量力矩器电流，同时又便于与数字计算机相配合，一般采用精密电阻对电流信号进行采样，再用V/F或A/D转换电路将其转变为数字信号提供对系统的数字接口。模拟控制回路的输出为模拟量，且电路复杂、尺寸大、不便于调试，对A/D或V/F转换电路要求较高。为此，本发明提出了一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，具有多种比模拟控制回路更优越的特点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种动态范围宽，稳定性好，能够软件实现信号解调、交叉耦合补偿、线性度补偿、零位补偿等来提高陀螺仪自身精度，简单实现马达交流电源和激磁电源，硬件成本远小于模拟电路的一半，直接数字输出的一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，以解决现有的动力调谐陀螺模拟控制回路电路复杂、尺寸大、不便于调试等问题。本发明的技术方案如下：

一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，包括陀螺仪本体、硬件电路、数字信号处理和通讯接口电路，陀螺仪本体包括驱动电机、信号器和力矩器；硬件电路包括前级放大器、选频网络、A/D转换器、力矩电流发生器、信号器激磁电源电路和驱动电机电源电路；前级放大器的输入连接信号器的输出，前级放大器的输出连接选频网络的输入，选频网络的输出连接A/D转换器输入；力矩器的输入连接力矩电流发生器的输出；信号器输入连接信号器激磁电源电路输出；驱动电机输入连接驱动电机电源电路输出；A/D转换器的输出、力矩电流发生器输入、信号器激磁电源电路输入和驱动电机电源电路输入连接数字信号处理；所述数字信号处理输出的角速率数字量连接至通讯接口电路。

进一步的，所述信号器输出交流电压信号至前级放大器，放大器输出至选频网络。

进一步的，所述选频网络采用无限增益多路反馈型二阶滤波电路，该选频网络用于滤掉16KHz陀螺信号以外的噪声信号。

进一步的，所述A/D转换器输入连接选频网络输出，A/D转换器输出信号以及控制信号连接数字信号处理，其中A/D转换器型号选用AD7606。

进一步的，数字信号处理由软件实现A/D转换控制、以及滤波、相敏解调、陷波、幅度极性调整、解耦和控制算法，通讯接口电路发送到上位机，通讯接口电路输出信号为RS422或RS232或RS485形式。

进一步的，所述数字信号处理输出的三路幅值、频率相同、相位相差120°的方波信号连接至驱动电机电源电路。

进一步的，所述的驱动电机电源电路包括功率放大电路和两路电压比较器，所述的驱动电机电源电路接收输入的三路方波信号经过两路电压比较器后输出幅值为±VCC、频率相同、相位相差120°的三路方波信号和幅值为VCC、频率相同、相位相差120°的三路方波信号共六路方波信号，六路方波信号连接至由N沟道功率场效应管和P沟道功率场效应管组成的功率放大电路，功率放大电路输出三路方波信号作用于驱动电机，其中电压比较器选用LM2901，N沟道功率场效应管选用IRFR024，P沟道功率场效应管选用RFR9024。