基于硬件實時技術(shù)的陀螺儀性能分析系統(tǒng).pdf

1、陀螺儀是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)核心測量元件之一。它通過敏感載體相對于慣性系的角速度，獲取偏角信息。以動力調(diào)諧陀螺儀為例，它出現(xiàn)于第二代慣導(dǎo)技術(shù)時期，在之后幾十年間得到廣泛研究和應(yīng)用。近年來，研究重點集中于對動力調(diào)諧陀螺儀系統(tǒng)整體性能的分析和改善，因而也對性能分析系統(tǒng)提出了更高要求。性能分析系統(tǒng)包括閉環(huán)控制回路和數(shù)據(jù)處理單元兩部分，本文從系統(tǒng)實時性角度出發(fā)，嘗試性地將硬件實時技術(shù)應(yīng)用于陀螺儀控制回路的設(shè)計，從陀螺儀結(jié)構(gòu)模型分析、開環(huán)系統(tǒng)辨識、實時控

2、制回路設(shè)計等方面展開了研究。
　　1、為了解陀螺儀基本特性，獲取實時控制回路各項參數(shù)，選取開環(huán)辨識方法對陀螺儀表頭進(jìn)行建模分析。首先，介紹陀螺儀結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)方程，推導(dǎo)陀螺儀開環(huán)及閉環(huán)模型。介紹交叉耦合現(xiàn)象，并推導(dǎo)全解耦方法。然后，結(jié)合結(jié)構(gòu)特征，分析陀螺儀噪聲特點。最后，介紹最小二乘類辨識方法和頻域辨識法，對頻域辨識法進(jìn)行改進(jìn)，對比三種辨識方法的辨識結(jié)果。
　　2、針對傳統(tǒng)性能分析系統(tǒng)實時性不高的問題，提出實時性能分析系統(tǒng)，

3、并將硬件實時技術(shù)應(yīng)用于閉環(huán)控制回路的設(shè)計。實時控制回路采用Altera公司Cyclone系列FPGA為核心控制器，由信號調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)字信號處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和功率放大單元組成。根據(jù)系統(tǒng)要求和辨識結(jié)果，使用硬件描述語言完成數(shù)據(jù)采集、解耦、校正、控制量輸出等模塊的劃分和設(shè)計。
　　3、搭建實驗平臺，對開環(huán)辨識方法和實時控制回路做仿真和實驗。仿真及實驗說明，相較于最小二乘類辨識方法和傳統(tǒng)頻域辨識法，改進(jìn)后的頻域辨識法擬