动力调谐陀螺仪模型参数辨识方法的研究

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2、指导教师：斟１＿＿＿賴＿’Ｉ：二＊＇占．；＼！：Ｉ天津大学研究生院２０１５年６月．恥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巧工作和取得的，研究成果除了文中特别加标注和致谢么处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中。与我作了明确的说明并表示了谢意。：／学位论文作者签名：矣建签字日期：年６月

3、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Ｗ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＾：＾供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口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）签学位论文作者签名：襄＾导师签字曰期：化年ｔ月ｆ曰签字曰期；抑皆年＾月／曰动力调谐陀螺仪模型参数辨识方法的研究StudyontheModelParametersId

4、entificationMethodsoftheDynamicallyTunedGyroscope一级学科：仪器科学与技术学科专业：测试计量技术及仪器研究生：赵建远指导教师：李醒飞教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年六月摘要动力调谐陀螺仪是目前应用最广泛的中高精度陀螺仪之一，其系统模型分析是其深化研究和应用的基础。本文按照系统辨识的一般框架，在对动力调谐陀螺仪开环或闭环模型以及固有有色噪声分析的基础上，研究适用于动力调谐陀螺仪模型参数辨识的频率响应辨识法、最小二乘辨识法和子空间辨识法，得到相应的

5、传递函数模型、时域离散模型和状态空间模型。文章主要内容如下：1．研究了动力调谐陀螺仪的开闭环模型及固有有色噪声，根据动力调谐陀螺仪的欧拉动力学方程，构建陀螺仪开环模型。对动力调谐陀螺仪闭环系统中的各个电路环节进行频域简化，将高阶复杂系统简化为低阶系统，明确闭环辨识中的辨识目标。根据陀螺仪的机电结构特点，分析动力调谐陀螺仪内部存在的固有强有色噪声，并分析其频域特性。2．研究了动力调谐陀螺仪频率响应辨识法。采用相关分析法和Levy辨识法对动力调谐陀螺仪进行开环辨识，并提出一种基于置信度的窄带或单频噪声频域剔除

6、方法，使得传统的Levy法具有噪声抑制能力。按照两阶段闭环辨识法的思想，提出两阶段Levy闭环辨识法，并对动力调谐陀螺仪进行闭环辨识实验。3．研究了动力调谐陀螺仪最小二乘辨识法。分析了有色噪声干扰下最小二乘法的有偏性问题，并在数据预处理的前提下，提出了动力调谐陀螺仪开环辅助变量辨识法。在最优辅助变量法的框架基础上，结合BJ模型，提出近优递阶闭环辅助变量法。4．研究了动力调谐陀螺仪子空间辨识法。根据子空间辨识框架，构建数据Hankel矩阵，并提出正交子空间辨识法，消除固有有色噪声对动力调谐陀螺仪开环子空间辨

7、识的影响。然后，提出了动力调谐陀螺仪正交分解闭环子空间辨识策略，并对其进行了正交分解闭环递推子空间辨识算法的研究，采用矩阵滑窗原理和元素对应法，可在维数不变的情况下，实现向量空间投影和广义能观测矩阵的递推运算，通过引入传播算子和状态空间矩阵的相似变换，避免了向量空间的SVD分解。5．将动力调谐陀螺仪模型参数辨识结果应用于陀螺电机转速失调故障诊断和数字回路硬件生成等实际问题，并进行相关实验。关键词：动力调谐陀螺仪系统辨识频率响应最小二乘法子空间辨识ABSTRACTDynamicallytunedgyrosc

8、ope(DTG)isoneofthemostwidelyusedhigh-precisiongyroscope,andthesystemmodelanalysisofDTGistheprerequisiteforitsfurtherresearchandapplication.Inthispaper,accordingtothegeneralsystemidentificationframework,basedonDTGope