基于CompactRIO的动力调谐陀螺仪再平衡回路设计与远程控制方法研究

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1、基于CompactRIO的动力调谐陀螺仪再平衡回路设计与远程控制方法研究CircuitdesignofDynamicallytunedgyroandresearchofremotecontrolmethodbasicontheCompactRIO学科专业：仪器仪表工程研究生：周政指导教师：李醒飞教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一七年十月摘要陀螺仪作为惯性导航系统中重要的测量装置，用于测量敏感运动物体相对惯性空间的角运动。动力调谐陀螺仪凭借其结构简单、精度较高、功耗较低等特点，被广泛地装备在各军工领域。而面对众多的在装设备，长时间的现场监测与频繁的在线诊断并不现实，因此一种可

2、以远程控制并实时监测陀螺状态的控制系统是动力调谐陀螺仪新的技术需求。本文提出了一种基于CompactRIO的动力调谐陀螺仪远程控制监测系统的设计方案并进行了相关实验，为陀螺仪后续故障诊断与在线辨识的研究打下基础。本文首先对动力调谐陀螺仪的表头结构模型与工作模式进行分析，推导出其动力学方程，为再平衡回路的设计提供理论依据。在此基础上，设计了一种以CompactRIO为核心控制器的数字再平衡回路。该回路主要由外围电路、C系列板卡、与CompactRIO组成。在回路搭建完成后，本文对系统的软件功能部分进行了设计，编写了系统的远程控制与陀螺测试的相关程序。整体设计完成后，本文对系统进行了一

3、系列相关测试。通过实验结果，认为系统初步实现了设计目的，表明了设计方案的可行性。本文最后对系统的不足进行了总结，并对之后在线辨识与故障诊断功能提出设想。关键词：动力调谐陀螺仪，CompactRIO，远程控制，虚拟仪器技术IABSTRACTThegyroscopeisanimportantmeasuringdeviceintheinertialnavigationsystem,whichisusedtomeasuretheangularmotionofthesensitivemovingobjectrelativetotheinertialspace.Dynamictunedgyro

4、scopethatwidelyequippedinthemilitaryfieldhasthecharacteristicsofsimplestructure,highprecisionandlowpowerconsumption.Facewithalargenumberofequipment,long-termon-sitemonitoringandfrequentonlinediagnosisisnotrealistic,therefore,aremotecontrolandmonitorsystemisanewdemandtodynamictuninggyroscope.In

5、thispaper,adesignschemeofremotecontrolandmonitoringsystemfordynamictunedgyroscopebasedonCompactRIOisproposedandlaythefoundationforfaultdiagnosisandonlineidentificationofgyroscope.Inthispaper,atthefirst,theheadstructuremodelandworkingmodeofthedynamictuninggyroscopeareanalyzedtoprovidethetheoret

6、icalbasisforthedesignoftherebalancedloop.Onthisbasis,designadigitalrebalancecircuitthatusetheCompactRIOasthecorecontroller.Thecircuitismainlycomposedofperipheralcircuits,CseriesboardsandCompactRIO.Afterthecompletionoftheloop,thesoftwarepartofthesystemwasdesigned,programmingthesystemofremotecon

7、trolandgyrotestrelatedprocedures.Afterthedesigniscompleted,thispaperhascarriedonaseriesofrelatedteststothesystem.Throughtheexperimentalresults,thesystemisconsideredtoachievethedesignpurpose,andthefeasibilityofthedesignisshown.Attheendof