高精度數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺控制器設計.pdf

1、自1976年首次提出“光纖陀螺”概念至今,光纖陀螺以其顯著的優(yōu)點、靈活的結構和誘人的前景,受到世界許多國家特別是各國軍方的重視。與傳統(tǒng)的機電陀螺相比,通過采用多功能相位調制器等集成光學技術,使其易于模塊化和小型化,適合批量生產。隨著寬帶摻餌光纖光源技術、全數(shù)字閉環(huán)處理技術等關鍵技術的進步,高精度數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺將成為慣性導航應用領域的主流儀表。因為光纖陀螺是一種角速率傳感器,其工作環(huán)境可能發(fā)生劇烈變化,要保證陀螺在各種環(huán)境下均可以正常工

2、作,所以需要設計高性能控制器用以改善光纖陀螺性能使其能夠滿足工程化和實用化的重要指標。
　　 本文首先簡述了光纖陀螺的研究與發(fā)展現(xiàn)狀;介紹了光學陀螺的類型,并重點分析了干涉式閉環(huán)保偏光纖陀螺在結構設計上所具有的特點。
　　 其次,本文在研究干涉式光纖陀螺的基本原理、光路、電路系統(tǒng)引入的誤差源的基礎上,建立光纖陀螺光路系統(tǒng)的數(shù)學模式和干涉式光纖陀螺的數(shù)字閉環(huán)傳遞函數(shù),并在建立的模型基礎上分析和設計光纖陀螺數(shù)字控制器。此外還

3、給出了光纖陀螺性能參數(shù)的計算方法,并計算出某型號光纖陀螺的性能參數(shù)。
　　 再次,分析了光纖陀螺動態(tài)特性的測試方法,重點研究基于等效輸入的光纖陀螺動態(tài)特性測試方法,指出了該方法的可行性和易用性,并利用直接頻率合成技術實現(xiàn)了光纖陀螺測試激勵的建立,然后整體設計了光纖陀螺加入等效輸入后的FPGA數(shù)字閉環(huán)信號處理模塊。
　　 最后,本文針對光纖陀螺光路和電路處理子系統(tǒng)并綜合考慮陀螺整體,設計了光纖陀螺光路控制方案和PID控制器