撓性陀螺數(shù)字再平衡回路及其尋北系統(tǒng)研究.pdf

1、陀螺儀是敏感運動體相對于慣性空間角運動的測量裝置，在航空、航天、航海、兵器以及其他一些領(lǐng)域中，有著十分廣泛的應(yīng)用。隨著慣性技術(shù)的發(fā)展，激光陀螺儀、光纖陀螺儀以及微硅陀螺儀越來越受到重視，但結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的撓性陀螺儀仍然占有一定的優(yōu)勢，雖然其技術(shù)已相當(dāng)成熟，但一些國家仍十分重視其發(fā)展，研究重點主要放在提高精度、動態(tài)性能，減少噪音與功耗，實現(xiàn)小型化和陀螺、線路一體化。 應(yīng)用于捷聯(lián)系統(tǒng)中的撓性陀螺儀必須通過再平衡回路使其工作于閉環(huán)

2、狀態(tài)。再平衡回路的作用有二：一是向陀螺儀力矩器提供施矩電流，使其轉(zhuǎn)子隨載體一起運動；二是對力矩電流進行精確量化，并作為載體角運動信息提供給CPU，再平衡回路的精度直接影響到陀螺儀的精度，所以再平衡回路技術(shù)的研究擁有十分重要的意義。按照電流施矩方式的不同，可分為模擬再平衡回路和數(shù)字再平衡回路，數(shù)字回路相對于模擬回路具有更大的優(yōu)越性。由此本文設(shè)計了數(shù)字脈沖再平衡回路，通過DSP控制A/D采樣陀螺信號，并實現(xiàn)數(shù)字PID控制，最后輸出二元數(shù)字調(diào)

3、寬脈沖給陀螺力矩器，迫使陀螺儀繞輸入軸進動。 尋北儀是一種定向找北裝置，它利用陀螺儀和加速度計分別敏感地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度分量，并由此計算出載體的參考軸向的水平投影與真北方向的夾角，即偏北角。本文采用二位置尋北方案，結(jié)合高精度高穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，尋北時間更短，同時可以消除陀螺儀的常值漂移，并且陀螺儀的隨機漂移影響也小。 本文采用TI公司TMS320F2812 DSP和XILINX公司FPGA作為硬件電路核心，對撓性