激光陀螺机械抖动控制技术研究

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1、硕士学位论文激光陀螺机械抖动控制技术研究ResearchonMechanicalDitherControlofRingLaserGyro刘静哈尔滨工业大学2015年10月国内图书分类号：V448.11学校代码：10213国际图书分类号：623密级：公开工学硕士学位论文激光陀螺机械抖动控制技术研究硕士研究生：刘静导师：穆荣军副教授申请学位：工学硕士学科：飞行器设计所在单位：航天学院答辩日期：2015年10月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V448.11U.D.C:623DissertationfortheMasterDegreeinEng

2、ineeringResearchonMechanicalDitherControlofRingLaserGyroCandidate：LiuJingSupervisor：AssociateProf.MuRongjunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：AircraftDesignAffiliation：CollegeofAstronauticsDateofDefence：October,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTec

3、hnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要激光陀螺拥有很多独特的性能优点，在惯性导航系统中应用广泛。为了提高激光陀螺的测试精度，需要避开其固有的锁区，即产生偏频以减小频率闭锁误差。目前,采用机械抖动偏频技术的控制方案是最成功的。对于机抖激光陀螺，抖动控制系统的性能是保证激光陀螺在不同环境下稳定工作、提高其测试精度的关键因素。为了提高抖动控制系统性能,本文对模拟和数字两种抖动控制器进行了深入研究。本文主要内容如下:(1)机械抖动偏频技术研究。从机械抖动偏频的原理出发,对抖动机构的模型进行了分析,提出了抖动机构和抖动控制器的性能要求。(2)模拟机械抖动控制技术研

4、究。在模拟机械抖动控制方案中，抖动控制系统为正弦波驱动方式。本文首先分别对抖动幅度控制回路进行了分析，接着对谐振频率跟踪环路进行分析同时利用控制理论对模拟机械抖动器的自激振荡形成机理进行了综合分析，然后对模拟抖动控制器中的抖动噪声注入方法进行了研究。在上述理论分析的基础上，对模拟机械抖动方案驱动电路的各环节进行了详细计算。最后选取不同的陀螺对模拟抖动控制电路进行了实验，实验结果证明这种抖动控制电路具有通用性，并且在不同温度环境下实验，具有良好的性能。(3)数字机械抖动控制技术研究。数字机械抖动控制器为方波驱动方式且其电路规模相对于模拟方案减小很多。文中首先对数字机

5、械抖动控制器的原理进行了分析，然后分析证明了采用方波来驱动可视作二阶带通滤波器的抖动机构的方案是可行的，且方波驱动的本质和正弦波驱动是相同的。随后对数字抖动随机噪声注入进行了研究,对数字抖动控制器的驱动电路进行了分析。最后，本文对数字抖动控制方案的实用性进行了实验，实验结果表明目前的数字抖动控制器已经能达到机械抖动激光陀螺实用所需的性能。文章对两种方案进行了对比，总结了抖动控制器研究中得出的结论。在模拟抖动控制方案中,提出小电阻负载方式的电压放大反馈电路形式，保证谐振频率跟踪。在数字抖动控制方案中,提出了选择方波触发时刻以最大限度提高抖动效率的方法。实验结果表明，

6、针对模拟抖动控制方案和数字抖动控制方案的改进设计具有较大的实用价值。关键词：激光陀螺；机械抖动偏频；模拟机械抖动控制；数字机械抖动控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheringlasergyroscopeiswidelyusedininertialnavigationsystemowetoit’sadvantagescomparedwithothertypesofgyroscopes.Inordertoimproveprecisionoftheringlasergyroscope,technicalmeasuresneedtotakento

7、avoidfrequencylock-inerror.Currently,theuseofmechanicaltechnologyditheredcontrolprogramisthemostsuccessful.Forlasergyroditherperformancejittercontrolsystemistoensurethatthelasergyrostabilityindifferentenvironments,improvetheaccuracyofitstestkeyfactor.Inordertoimprovethejitterperforman

8、ceoft