捷聯(lián)式撓性陀螺尋北儀數(shù)字化設(shè)計及解耦方法研究.pdf

1、慣性導(dǎo)航裝置因具有機(jī)動性、保密性、抗電磁干擾能力強(qiáng)及不受地形限制的特性，在軍用導(dǎo)航儀表中占有重要地位。捷聯(lián)式撓性陀螺尋北儀能為軍車提供基準(zhǔn)定向和導(dǎo)航數(shù)據(jù)。 由于尋北儀需要的控制信號較多，且時序關(guān)系復(fù)雜，故選用由DSP和FPGA組成的嵌入式控制器作為尋北儀的解算和控制單元。DSP選用TI公司F2812芯片，它運算速度快、程序存儲器容量大、具有多個專用功能模塊，主要負(fù)責(zé)解算和控制職能。FPGA選用XILINX公司XCS-20XL芯片

2、，F(xiàn)PGA主要負(fù)責(zé)分頻與時序控制。 數(shù)字再平衡回路是陀螺儀的控制回路和測量回路。經(jīng)過預(yù)處理的陀螺信號被送往專用的16位A/D轉(zhuǎn)換芯片，DSP將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀走并解算出相應(yīng)的施矩值。捷聯(lián)狀態(tài)下，陀螺儀力矩器必須通過大電流，才能實現(xiàn)再平衡功能。設(shè)計由MOS管搭建的H橋施矩電路，并在FPGA中編寫了施矩控制程序。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了施矩電路線性度實驗和陀螺儀常溫漂移實驗。 尋北儀采用的四位置尋北算法，具有消除陀螺儀漂移及獲取緯度

3、信息的優(yōu)勢。DSP控制程序設(shè)計是尋北儀系統(tǒng)中的核心部分，其中尋北儀的控制與伺服功能都在中斷服務(wù)程序中完成。尋北儀單位置重復(fù)性實驗和全周尋北實驗都取得了較為滿意的結(jié)果。 撓性陀螺儀因其固有的結(jié)構(gòu)特性，兩個軸的輸入輸出信號會產(chǎn)生交叉耦合。若要進(jìn)一步提高尋北精度或獲取更精確的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，則需對撓性陀螺儀進(jìn)行解耦。針對轉(zhuǎn)子偏角耦合與輸出電流耦合采用對角線矩陣方法分別進(jìn)行解耦。因受軍工項目交付時間限制，解耦研究僅進(jìn)行了公式推導(dǎo)，將其應(yīng)用于捷