靜電陀螺儀數(shù)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(shù)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(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。靜電支承系統(tǒng)是靜電陀螺儀的關(guān)鍵部件，對靜電陀螺儀的精度有著直接的影響?；谫|(zhì)量不平衡調(diào)制法（Mass Unbalanced Modulation，MUM）信號(hào)讀取的小型實(shí)心轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gè)典型的閉環(huán)位置負(fù)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(shù)字化測控接口系統(tǒng)來輔助于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下ESS系統(tǒng)的研究工作。該接口系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)崟r(shí)獲取運(yùn)行狀態(tài)中靜電支承系統(tǒng)各部分的運(yùn)行信息，能夠?yàn)殪o電支承系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改良工作提供幫助，同時(shí)也為各種控制算法的驗(yàn)證提

3、供了平臺(tái)。 在靜電陀螺儀數(shù)字化測控系統(tǒng)的研究過程中，通過對靜電陀螺儀以及實(shí)心轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡調(diào)制原理的學(xué)習(xí)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(jìn)行了分析，并按模塊化設(shè)計(jì)的思想將接口系統(tǒng)分為5個(gè)功能模塊并相應(yīng)地進(jìn)行了詳細(xì)討論。通過一個(gè)完整的設(shè)計(jì)過程展示了接口系統(tǒng)的主要原理與功能，并在設(shè)計(jì)過程中針對提出的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)探討： 通過信號(hào)調(diào)理前置放大電路和濾波器的設(shè)計(jì)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(hào)的測量需要；通過采用USB 傳輸手段滿足接口系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，同時(shí)也使接口系統(tǒng)能于PC 后臺(tái)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)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(yàn)證，以保證設(shè)計(jì)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(shí)候的控制流程和采集效率；同時(shí)通過對通用USB驅(qū)動(dòng)程序的解讀和再配置，實(shí)現(xiàn)了Windows對接