再平衡回路模型的分析和噪声消除

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向

2、国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要再平衡回路是影响惯性组件系统精度的关键因素之一，其功能是为惯性元件（加速度计/陀螺仪）提供控制和测试回路，改善系统动静态特性，提升测试精度。近几十年来，随着导航技术的发展，对再平衡回路的要求也越来越高。再平衡回路在工作过程中会耦合到各种电磁和热噪声，分离消除回路噪声，提取有用信号，对于提升惯性系统的性能和导航精度有着十分重要的意义。本文以消除再平衡回路的回路噪声为目的，以再平衡回路为研究对象，采用半实物仿真的方

3、法，主要从再平衡回路设计、回路噪声分析、表头特性参数计算、模型参数辨识、LMS自适应消噪等方面展开了研究。1、基于惯性系统的控制与测试要求，对再平衡回路进行了分析，设计了信号调理单元、控制器单元、功率放大电路等模块，并对电路部分的噪声影响进行了分析量化计算，确定其对回路及系统测试的影响。2、以挠性元件（加速度计、陀螺仪）为研究对象，计算了表头的特征参数，分析其性能指标。接下来，以加速度计系统为例，进行参数模型辨识，设计多谐差相信号作为激励，选用最小二乘算法作为参数估计方法，建立ARX模型，对惯性系统输入、输出数据进行拟合，进行惯性元件系统的开环辨识，得到

4、加速度计的性能指标，并与计算值进行对比验证，并分析误差原因，为后续的消噪处理提供先验知识和理论依据。3、介绍了基于自适应滤波原理的LMS消噪算法，对其进行归一化处理，并提出了一种适用于再平衡回路技术的改进的时变步长LMS算法，编写LMS的消噪算法，调节滤波器参数，进行仿真，并与RLS、卡尔曼滤波等滤波方式进行分析对比。以某型号的动力调谐陀螺仪和加速度计为例，采集输入、输出信号，进行基于上述LMS算法的自适应消噪实验，将耦合进再平衡回路的电磁噪声作为背景噪声消去，提取出有用信号，并进行验证试验。实验结果表明，设计的LMS自适应消噪算法对于低频段的回路噪声有

5、一定的滤除效果，可有效的提升回路性能。关键词：再平衡回路、自适应滤波、模型辨识、噪声分析、LMS算法ABSTRACTAsoneofthekeyfactorsaffectingtheaccuracyofinertialcomponentsystem,therebalanceloop,workingasthecontrollerandmeasurementunitintheinertialcomponents(accelerometers/gyroscopes)system,couldimproveboththesystematicdynamic-stati

6、cpropertyandthetestingprecision.Withthedevelopmentofnavigationtechnologies,thereisalsoanincreasingdemandfortheperformanceofrebalanceloopinthelastdecade.Becauseofsubstantialelectromagneticnoiseandthermalnoiseexistingwhenworking,itissignificantforimprovingboththesystematicpropertya

7、ndnavigationaccuracytoextractusefulsignal,toseparateandtoeliminatethenoiseintheloop.Devotedintherebalanceloop,thispaperaimstoeliminatethenoiseexistingintherebalanceloop.Theresearchwascarriedoutinthedesignoftherebalanceloop,theanalysisoftheloop’snoise,thecalculationofheader’sperfo

8、rmanceparameter,theidentificationofmodel