[发明专利]一种基于四态调制的集成光学相位调制器系数跟踪方法

权利要求书

1.一种基于四态调制的集成光学相位调制器系数跟踪方法，用于光纤陀螺，其特征在于，具体包括如下步骤：

第一步，进行基于四态调制分析，利用温度波动引起的集成光学相位调制器增益的误差信号来补偿集成光学相位调制器的增益漂移量变化；

第二步，建立集成光学相位调制器增益漂移的跟踪系统；通过变量的替换，将集成光学相位调制器增益漂移的跟踪系统转化为具有不确定性和随机扰动的线性系统；所述的第二步，建立集成光学相位调制器增益漂移的跟踪系统，所述的跟踪系统的控制方程表示为：

x(k+1)＝Mx(k)+N△I_2π

f(k)＝K_cx(k)

其中x(k)∈Rⁿ是状态变量，Rⁿ是n维列向量，f(k)是系统输出，K_c∈R^1×n是反馈增益矩阵，R^1×n表示1行n列的行向量，△I_2π代表由温度波动引起的集成光学相位调制器增益的误差信号，

第三步，针对集成光学相位调制器增益漂移随温度和温度梯度的变化，设计集成光学相位调制器闭环系统和跟踪系统鲁棒控制器，以保证任何参数不确定性都满足鲁棒均方指数稳定；

所述第一步，基于四态调制分析，在四态调制技术中，假设主闭环误差不为0，如果存在集成光学相位调制器的增益漂移，那么用代表由温度波动引起的集成光学相位调制器增益的误差信号△I_2π来补偿集成光学相位调制器的增益K_mg的变化，具体如下：

基于四态调制的集成光学相位调制器系数跟踪方法，考虑到光纤陀螺的主闭环误差不为零且不是恒定的，而是随时间变化的，那么，当光纤陀螺受到外界干扰时，有η₁≠η₂≠η₃≠η₄≠0和I_e＝I₀{sin[3π(1+μ)/4]·(sinη₁-sinη₃)+sin[5π(1+μ)/4]·(sinη₂-sinη₄)}/2≠0；μ为小变量，η₁、η₂、η₃、η₄分别为四个调制状态下光纤陀螺的主闭环误差；

显然，△I_2π是μ的余弦函数；第二个环路利用△I_2π的值作为闭环误差来控制光纤陀螺主闭环中数模转换器和驱动电路的增益K_g1，是一个非线性系统，第二个闭环的设计考虑光纤陀螺的主闭环误差，考虑到η_i的影响，通过变量替换将集成光学相位调制器增益跟踪系统转化为具有不确定性和随机扰动的线性系统，使得集成光学相位调制器增益跟踪系统的模型更加精确，将△I_2π写为：

其中表示由不等式η₁≠η₂≠η₃≠η₄引起的参数不确定性，为1-cosη_i；因为闭环误差η_i≠0，i＝1,2,3,4，△k_μ表示由μ、ω引起的参数不确定性，ω是跟踪系统的随机扰动，假设E{ω}＝0，E{·}代表数学期望，ρ(k)＝-2I₀sinμπcos[π(1+μ)/4]＝-2I₀sinμπ(k+△k_μ)，I₀为光信号的基本光强；

所述第三步具体如下：

根据闭环反馈原理，将所述的集成光学相位调制器增益闭环系统的动态方程写为：x(k+1)＝Ax(k)-Bkf(K_cx(k))+Cw(k)，其中：x(k)∈Rⁿ是状态变量，Rⁿ是n维列向量，k是前向通道增益，K_c是反馈增益矩阵，w(k)是不可避免的外界扰动；

对于一个给定的变量γ0，假如有一个矩阵P∈R^n×n是对称的并且是正定的，而且有矩阵G∈R^n×n，R^n×n代表n×n阶矩阵，则非线性动态系统在规定的H_∞性能水平γ下是稳定的，并且反馈增益矩阵K_c∈R^1×n，则保证了闭环系统具有规定的H_∞性能水平；

那么对于具有给定圆形区域D(q，r)的不确定性噪声扰动系统，其中D(q，r)表示以q为中心，以r为半径的圆域，给出了具有期望性能指标的鲁棒控制律的一个充分条件。