【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及陀螺儀控制及檢測，尤其涉及一種半球諧振陀螺的角速度測量方法、系統及設備。
技術介紹
1、慣性
的發展，對慣性導航系統有了更高更深層次的要求，傾向于采用壽命更長、可靠性更高、功耗更低、重量更輕的慣導系統。結構簡單、體積小、重量輕、成本低、抗輻射能力強、長壽命、可靠性高的半球諧振陀螺與慣性導航系統的發展方向契合，是一種極具發展前景的新型高精度陀螺，在慣性技術工程方面具有廣泛的應用。
2、半球諧振陀螺的漂移與諧振子駐波振型角相關，具有周期性，所以對角度整周期求積分可以均和半球諧振陀螺大部分的漂移，即通過施加進動控制信號，主動地驅使陀螺諧振子駐波振型連續進動，使陀螺漂移呈現周期性變化，在整周期內的積分近似為零，從而減小系統誤差隨時間的積累。在主動驅使駐波振型旋轉時，額外施加的駐波振型進動速度也會被陀螺敏感到，在計算外界輸入角速度時，需要將這部分進動速度精確地扣除。在扣除額外施加的進動速度時，涉及到施加的電壓信號到進動信號的轉換標度，將這個轉換標度稱為施力標度，該標度可能會隨時間緩慢變化，并且存在初始誤差，施力標度誤差會影響提取外界輸入角速度的精度。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少解決相關技術中存在的技術問題之一。為此，本專利技術提供一種半球諧振的實時角速度測量方法、系統及設備，實現施力誤差的降低。
2、本專利技術提供一種半球諧振的實時角速度測量方法，包括以下步驟：
3、s1：建立半球諧振陀螺的控制模型，獲得角速度檢測回路方程和幅
4、s2：將半球諧振陀螺放在測試平面上，向激勵電極施加控制電壓，使得所述半球諧振陀螺處于正常工作狀態；
5、s3：對所述半球諧振陀螺的角度控制回路施加控制力，使得所述半球諧振陀螺的陣型角周期運動，處于旋轉調制模式狀態；
6、s4：對所述幅值控制回路施加擾動，根據所述幅值控制回路方程，得到實時施力標度估計；
7、s5：將所述實時施力標度估計代入到所述角速度檢測回路方程計算，得到實時角速度。
8、根據本專利技術提供的一種半球諧振的實時角速度測量方法，所述半球諧振的施力標度模型的建立方法，包括：
9、s11：半球諧振運動微分方程為：
10、
11、其中，為布萊恩系數；為角速度輸入；為正交檢測振動的軸位移；為正交檢測振動的軸位移；為諧振子軸向平均阻尼；為諧振子軸向阻尼不均；為諧振陀螺頻率；表示為諧振子頻率裂解；為振動阻尼軸與電極軸的夾角；為振動頻率軸與電極軸的夾角；為諧振受到的沿正交檢測軸的控制力；諧振受到的沿正交檢測軸的控制力；為對時間的二階導；為對時間的一階導；為對時間的一階導；為對時間的二階導；為對時間的一階導；
12、所述半球諧振運動微分方程的解為：
13、
14、其中，為實際諧振子振動描述，為對時間的一階導，為理想振動角速度，為理想振動角速度與實際振動角速度偏差，為主波波腹，為正交波波腹，為陣型角；
15、求解得到誤差方程組：
16、
17、其中，為半球諧振系統的幅值控制，為半球諧振系統的角度控制，為施力標度，為主波波腹對時間的一階導，為陣型角對時間的一階導；
18、s12：根據步驟s11中所述誤差方程組，化簡誤差方程組，得到角速度控制回路方程：
19、
20、當所述半球諧振陀螺做周期運動時，進一步化簡為角速度檢測回路方程：
21、；
22、s13：根據所述誤差方程組和所述角速度控制回路，得到幅值控制回路方程：
23、。
24、根據本專利技術提供的一種半球諧振的實時角速度測量方法，步驟s11包括：
25、s111：對所述半球諧振運動微分方程的解求的一階導、求的二階導、求的一階導、求的二階導，代入到半球諧振運動微分方程左邊，忽略無窮小量得到：
26、
27、其中，為第一參數，為第二參數，為第三參數，為第四參數，為時間；
28、；
29、s112：將、、、和代入到半球諧振運動微分方程右邊得到：
30、
31、其中，為半球諧振系統的頻率控制信號，為半球諧振系統的正交控制信號；
32、s113：結合所述半球諧振運動微分方程左邊和所述半球諧振運動微分方程右邊得到所述誤差方程組。
33、根據本專利技術提供的一種半球諧振的實時角速度測量方法，步驟s4中得到實時施力標度估計包括以下步驟：
34、s41：將所述幅值控制回路方程，離散化得到離散化幅值控制回路方程：
35、
36、其中，為第個采樣時刻對應的半球諧振系統的幅值控制，為采樣序數，為第個采樣時刻對應的對時間的一階導與的比值；
37、s42：將所述離散化幅值控制回路方程化為矩陣形式，并得到觀測方程：
38、
39、其中，為觀測量矩陣，為觀測參數矩陣，為狀態量，白噪聲,為第個采樣時刻對應的觀測量值，為第個采樣時刻對應的觀測參數值；
40、s43：實時測量半球諧振系統的幅值控制；
41、s44：使用遞歸最小二乘法計算所述狀態量，根據所述狀態量計算所述實時施力標度估計。
42、根據本專利技術提供的一種半球諧振的實時角速度測量方法，步驟s44包括：
43、
44、其中，為采樣時刻為的狀態量的估計，為采樣時刻為的狀態量的估計，為表示采樣時刻為的協方差，為采樣時刻為的狀態量的協方差，為采樣時刻為的增益，為矩陣的轉置，采樣時刻為對應的觀測值，為采樣時刻為對應的觀測參數值，為采樣時刻為的狀態量；
45、根據所述狀態量的估計，計算所述實時施力標度估計，
46、
47、其中，為實時施力標度估計，表示向量取模。
48、根據本專利技術提供的一種半球諧振的實時角速度測量方法，步驟s5包括：
49、步驟s5包括：
50、根據所述實時施力標度估計，計算所述實時角速度
51、
52、其中，為時刻為的實時角速度。
53、本專利技術還提供一種半球諧振陀螺的角速度測量系統，包括：
54、準備模塊：建立半球諧振陀螺的控制模型，獲得角速度檢測回路方程和幅值控制回路方程；將半球諧振陀螺放在測試平面上，向激勵電極施加控制電壓，使得所述半球諧振陀螺處于正常工作狀態；
55、施加擾動模塊：對所述半球諧振陀螺的角度控制回路施加控制力，使得所述半球諧振陀螺的陣型角周期運動，處于旋轉調制模式狀態；對所述幅值控制回路施加擾動，根據所述幅值控制回路方程，得到實時施力標度估計；
56、檢測模塊：將所述實時施力標度估計代入到所述角速度檢測回路方程計算，得到實時角速度。
57、本專利技術還提供一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于，所述半球諧振陀螺的控制模型的建立方法，包括：
3.根據權利要求2所述的一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于，步驟S11包括：
4.根據權利要求2所述的一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于，步驟S4包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于，步驟S44包括：
6.根據權利要求5所述的一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于，步驟S5包括：
7.一種半球諧振陀螺的角速度測量系統，用以執行如權利要求1至6任意一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于能準確估計施力標度，進而提升旋轉調制模式下半球諧振陀螺的測量精度，包括：
8.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現如權利要求1至6任一項所述的一種半球諧振陀螺的角速
...【技術特征摘要】
1.一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于，所述半球諧振陀螺的控制模型的建立方法，包括：
3.根據權利要求2所述的一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于，步驟s11包括：
4.根據權利要求2所述的一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于，步驟s4包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種半球諧振陀螺的角速度測量方法，其特征在于，步驟s44包括：
...【專利技術屬性】
技術研發人員：王長元，楊松普，韓志強，唐明浩，游金川，
申請(專利權)人：中國船舶集團有限公司第七〇七研究所，
類型：發明
國別省市：
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