[发明专利]一种谐振陀螺相位基准自补偿系统及补偿方法

说明书

本发明涉及一种谐振陀螺相位基准自补偿系统及补偿方法，补偿方法包括：步骤1、根据用户设置的正弦参考信号频率产生正弦参考信号；步骤2、将正弦参考信号与经调制后的陀螺驱动信号叠加；步骤3、通过数模转换器生成混合信号模拟量，并施加于谐振子；步骤4、经缓冲放大器和模数转换器检测得到陀螺响应信号；步骤5、通过信号解调提取陀螺振动模态信号和参考响应信号的正余弦分量；步骤6、根据参考响应信号正余弦分量，计算其与预设参考生成单元生成的原始正弦参考信号相位偏差；步骤7、根据正弦参考信号相位偏差调整陀螺驱动信号基准相位；步骤8、重复步骤1‑7，持续进行相位基准的实时自补偿。本发明提升了谐振陀螺频率控制回路控制效果，降低了冷启动时间，提升了陀螺的稳定性和重复性。

技术领域

本发明属于惯性仪表控制技术领域，特别涉及一种谐振陀螺相位基准自补偿系统补偿方法。

背景技术

谐振陀螺仪作为一种基于哥氏效应的固体波动陀螺仪，包括石英半球谐振陀螺、金属筒型谐振陀螺、嵌套环陀螺和微半球陀螺等。其核心部件谐振子可等效为二阶振荡器，并工作于其固有频率附近。为保持谐振态振动，发挥其高品质因数和稳定性特性，采用频率追踪控制回路保持驱动信号频率锁定谐振子固有频率。

通常采用锁相环或自激振荡回路实现驱动频率追踪谐振子固有频率。锁相环方式通过鉴相器检测获取谐振子振动信号相位，控制其维持在-π/2大小，通过环路滤波器生成驱动频率。自激振荡方式，通过将谐振子振动信号移相放大后，生成驱动信号。

然而，由于陀螺电极、电子器件、阻容、晶振等因素，频率控制回路中存在时间延迟环节，使得回路存在额外的信号相移。该相移的存在使得频率控制回路产生了控制误差，致使谐振子偏离谐振工作点，影响控制效果。同时，温度等因素变化时，由器件参数改变，该相移随之变化，进一步影响陀螺工作状态，进而影响陀螺的稳定性。尤其对于冷启动和重复上电过程，相移达到稳定的时间制约了陀螺快速启动，重复上电的相位偏差影响陀螺的重复性。

发明内容

本发明针对对固体波/谐振陀螺相位基准误差及其变化，引发陀螺性能下降的问题，提出了一种能够自主感知相位基准误差并进行在线自补偿的谐振陀螺相位基准自补偿系统。

本发明的上述目的之一通过如下技术方案来实现：

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；