一种犕犈犕犛陀螺标度因数误差补偿方法

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1、第３１卷第２期航空学报Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．２２０１０年２月ＡＣＴＡＡＥＲＯＮＡＵＴＩＣＡＥＴＡＳＴＲＯＮＡＵＴＩＣＡＳＩＮＩＣＡＦｅｂ．２０１０文章编号：１０００６８９３（２０１０）０２０３５００６一种犕犈犕犛陀螺标度因数误差补偿方法房建成，张霄，李建利（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室，北京１００１９１）犃犆狅犿狆犲狀狊犪狋犻狅狀犕犲狋犺狅犱犳狅狉犕犈犕犛犌狔狉狅犛犮犪犾犲犉犪犮狋狅狉犈狉狉狅狉ＦａｎｇＪｉａｎｃｈｅｎｇ，ＺｈａｎｇＸｉａｏ，ＬｉＪｉａｎｌｉ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｕｎｄａｍｅｎ

2、ｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｓｅｏｆＮｏｖｅｌＩｎｅｒｔｉａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓａｎｄＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）摘要：高动态、恶劣温度环境下，微小型飞行器（ＭＡＶ）导航、制导与控制系统关键器件微机电系统（ＭＥＭＳ）陀螺受温度和转速耦合影响，其标度因数误差呈强非线性特

3、点，常规方法无法精确补偿。通过分析ＭＥＭＳ陀螺标度因数误差的产生机理，建立了包含温度和转速非线性因素的标度因数误差模型，提出一种基于径向基（ＲＢＦ）神经网络的标度因数非线性耦合误差补偿方法，解决了常规补偿方法精度差的问题。标定与补偿实验表明：在－１０～＋５５℃温度范围、－１５０～＋１５０（°）／ｓ输入转速范围内，采用新方法补偿后ＭＥＭＳ陀螺输出平均精度比多项式拟合方法提高７倍；在－２０～＋２０（°）／ｓ低输入转速的误差强非线性区间内，精度提高近２０倍，验证了本文方法的有效性和优越性。关键词：仪器仪表；误差补偿；神经网络；标度因数；微机电系统；微小型飞行器中图分

4、类号：Ｖ２４９．３２文献标识码：Ａ犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｔｈｅａｄｖｅｒｓｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｍｉｃｒｏａｉｒｖｅｈｉｃｌｅ（ＭＡＶ）ｗｉｔｈｈｉｇｈｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｐｏｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，ａｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ（ＭＥＭＳ）ｇｙｒｏｍａｙｅｘｈｉｂｉｔｖｅｒｙｓｅｒｉｏｕｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｃａｌｅｆａｃｔｏｒｅｒｒｏｒｄｕｅｔｏｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｉｎｐｕｔｒｏｔａｔｉｏｎ，ｆｏｒｗｈｉｃｈｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｂｙｃｏｎｖ

5、ｅｎｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｉｓｎｏｌｏｎｇｅｒｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ．ＢｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｓｃａｌｅｆａｃｔｏｒｅｒｒｏｒｏｆＭＥＭＳｇｙｒｏ，ａｍｏｄｅｌｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｒｏｔａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄａｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｔｈｅｃｏｕｐｌｅｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｃａｌｅｆａｃｔｏｒｅｒｒｏｒｂａｓｅｄｏｎｒａｄｉａｌｂａｓｉｓｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＲＢＦ）ｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｄｅａｌｓｕｃｃｅｓｓｆ

6、ｕｌｌｙｗｉｔｈｔｈｅｌａｒｇｅｅｒｒｏｒｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｓｉｎｇｔｈｅｎｅｗｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｉｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅｏｆ－１０＋５５℃ａｎｄｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎｒａｔｅｒａｎｇｅｏｆ－１５０＋１５０（°）／ｓ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆＭＥＭＳｇｙｒｏｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ７ｔｉｍｅｓａｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ

7、ｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄｉｎｔｈｅｓｔｒｏｎｇｎｏｎｌｉｎｅａｒｅｒｒｏｒｒｏｔａｔｉｏｎｒａｔｅｒａｎｇｅｏｆ－２０＋２０（°）／ｓ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙｎｅａｒｌｙ２０ｔｉｍｅｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｔｅｓｔｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓａｎｄｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄａｒｅｐｒｏｖｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄｄｅｖｉｃｅ；ｅｒｒｏｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ；ｓｃａｌｅｆａｃｔｏｒ；ＭＥＭＳ；ｍｉｃｒｏａｉｒｖｅｈｉｃｌｅ随着微机电系统（ＭＥＭＳ）技术的迅

8、猛发展，种高动态、恶劣温度环境的应用中