基于模型辨識的石英撓性加速度計控制回路設計.pdf

1、石英撓性加速度計是慣性技術應用中最高精度的加速度計,須配合再平衡回路進行加速度測量。對再平衡回路進行合理設計可達到不同的性能指標以滿足不同的應用需求。
　　本文研究了一種基于模型辨識的石英撓性加速度計控制回路設計方法,解決了傳統的再平衡回路設計過程中因參數不明而導致的設計盲目,回路參數調整不便等問題。闡述了石英撓性加速度計閉環(huán)系統的工作原理,找到了影響加速度測量精度的主要因素,對信號檢測電路進行了詳細分析,對再平衡回路的模擬部分進

2、行了設計。從力學角度出發(fā),分析得到石英撓性加速度計表頭的數學模型的型別,在此基礎上設計了石英撓性加速度計模型辨識實驗,采用開環(huán)辨識的方法得到未校正系統的數學模型,通過多次數據擬合實驗驗證辨識結果的可靠性。分析了三種不同的校正方式對系統的控制原理,根據辨識實驗得到的模型參數選擇串聯滯后-超前校正網絡對石英撓性加速度計系統結構進行調整,通過仿真實驗確定控制器參數,設計了增量式數字PID控制器,實時調整石英撓性加速計回路的帶寬和穩(wěn)定裕度以滿足

3、不同的應用需求,同時補償表頭參數變化對加速度計閉環(huán)系統性能的影響。
　　控制回路設計完成后,依據國軍標對系統性能進行測試和評估,進一步驗證石英撓性加速度計模型辨識實驗結果和控制器設計的有效性、可靠性。標定實驗確定系統的輸入輸出轉換關系,與表頭生產廠家給出指標進行對比,證明回路設計有效性。重復性實驗測試回路在不同狀態(tài)下測試相同加速度時的精度高低,穩(wěn)定性實驗測試回路輸出零偏值和標度因數的短期穩(wěn)定性,最后通過數據分析確定了影響回路性能的