靜電陀螺儀數字化測控接口系統(tǒng)研究.pdf

1、靜電陀螺儀（Electrostatic Suspension Gyroscope，ESG）是慣性傳感器技術的一大突破，是目前精度最高的陀螺儀，在海、陸、空、天等諸多領域都得到了很好的應用。靜電支承系統(tǒng)是靜電陀螺儀的關鍵部件，對靜電陀螺儀的精度有著直接的影響?；谫|量不平衡調制法（Mass Unbalanced Modulation，MUM）信號讀取的小型實心轉子靜電陀螺儀支承系統(tǒng)通常由陀螺本體、測量/加力耦合變壓器、偏置電源、轉子位移測

2、量子系統(tǒng)、加力執(zhí)行子系統(tǒng)、控制器、H 軸位置解算子系統(tǒng)共七部分組成，是一個典型的閉環(huán)位置負反饋控制系統(tǒng)。立足于對靜電支承系統(tǒng)（Electrostatic Suspension System，ESS)的分析和討論，本文提出了一種靜電陀螺儀數字化測控接口系統(tǒng)來輔助于實驗室環(huán)境下ESS系統(tǒng)的研究工作。該接口系統(tǒng)的優(yōu)點在于能夠實時獲取運行狀態(tài)中靜電支承系統(tǒng)各部分的運行信息，能夠為靜電支承系統(tǒng)的設計和改良工作提供幫助，同時也為各種控制算法的驗證提

3、供了平臺。 在靜電陀螺儀數字化測控系統(tǒng)的研究過程中，通過對靜電陀螺儀以及實心轉子質量不平衡調制原理的學習和了解以及對常用測量與控制手段的分析和比較，本論文首先對接口系統(tǒng)的整體功能需求進行了分析，并按模塊化設計的思想將接口系統(tǒng)分為5個功能模塊并相應地進行了詳細討論。通過一個完整的設計過程展示了接口系統(tǒng)的主要原理與功能，并在設計過程中針對提出的技術難點進行了詳細探討： 通過信號調理前置放大電路和濾波器的設計使接口系統(tǒng)能夠滿足

4、靜電陀螺儀正常工作期間微小輸出信號的測量需要；通過采用USB 傳輸手段滿足接口系統(tǒng)的實時性，同時也使接口系統(tǒng)能于PC 后臺系統(tǒng)有機結合起來；通過使用Multisim，HyperLynx等多種仿真工具對硬件電路各環(huán)節(jié)做了仿真驗證，以保證設計的可靠性以及提高接口系統(tǒng)的抗干擾能力。通過研究控制固件程序的各種控制方式，優(yōu)化了接口系統(tǒng)工作在多通道采樣方式時候的控制流程和采集效率；同時通過對通用USB驅動程序的解讀和再配置，實現(xiàn)了Windows對接