[发明专利]一种谐振陀螺相位基准自补偿系统及补偿方法

权利要求书

1.一种谐振陀螺相位基准自补偿系统，其特征在于：包括缓冲放大器、模数转换器、信号解调单元、陀螺控制单元、相位计算单元、信号基准生成单元、信号调制单元、预设参考生成单元、信号合成单元、数模转换器；

所述缓冲放大器，用于将电极上由谐振子振动引起的电流信号转换为电压信号；

所述模数转换器，用于将缓冲放大器得到的含陀螺振动信息的电压信号转变为数字量信号；

所述信号解调单元，用于通过数学运算得到陀螺振动模态信号和参考响应信号的正余弦分量；

所述陀螺控制单元，用于根据信号解调单元获取的陀螺振动模态信号，计算驻波方位角θ

以及控制回路的控制量，控制回路的控制量包括驱动频率ω₀、稳幅控制信号C_a、正交控制信号C_q、速率控制信号C_p；

所述相位计算单元，用于根据信号解调单元获取的参考响应信号，计算与预设参考生成单元生成的原始正弦参考信号间的相位偏差；

所述信号基准生成单元，用于根据陀螺控制单元提供的驱动频率和相位计算单元提供的相位偏差，生成基准正余弦；

所述预设参考生成单元，用于根据用户设置的正弦参考信号频率，生成正弦参考信号；

所述信号调制单元，用于根据陀螺控制单元提供的控制量和信号基准生成单元提供的基准正余弦，调制生成陀螺驱动信号；

所述信号合成单元，用于将陀螺驱动信号和正弦参考信号通过加法器进行叠加合成，形成混合信号；

所述数模转换器，用于合成的混合信号转变为模拟信号，并施加于谐振子的响应电极上；

所述信号解调单元采用最小二乘估计，计算陀螺振动模态信号和参考响应信号的正余弦分量，分别为S_x和C_x、S_r和C_r；最小二乘估计的计算公式为：

(1)

式中——y(k)为陀螺检测信号；

——e(k)为过程的零均值噪声；

——φ_k^T为解调参考信号；

——θ^*为待辨识信号；

——S_x为陀螺振动模态信号的正弦分量；

——C_x为陀螺振动模态信号的余弦分量；

——S_r为参考响应信号的正弦分量；

——C_r为参考响应信号的余弦分量；

——M为直流分量；

——ω₀为驱动频率；

——ω_r为用户设置的正弦参考信号频率；

所述相位计算单元根据信号解调单元获得的参考响应信号的正弦分量S_r和参考响应信号的余弦分量C_r、用户预设的正弦参考信号频率ω_r及陀螺控制单元提供的驱动频率ω₀，计算相位偏差值φ₀：

(2)

所述信号基准生成单元根据相位计算单元提供的相位偏差值φ₀和陀螺控制单元提供的驱动频率ω₀，生成基准正余弦信号V_os和V_oc：

(3)

式中——V_os为基准正弦信号；

——V_oc为基准余弦信号；

所述信号调制单元根据信号基准生成单元提供的基准正余弦信号V_os、V_oc和陀螺控制单元提供的控制量C_a、C_q、C_p，调制生成驱动信号，计算公式为：

(4)

式中——V为陀螺驱动电压；

所述预设参考生成单元根据用户设置的正弦参考信号频率ω_r生成正弦参考信号V_r：

(5)

式中：——t为时间。