基于光学捷联惯组的精密温控系统设计

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1、80导弹与航天运载技术2010年基于光学捷联惯组的精密温控系统设计卫瑞，康冰，孙谦(北京航天发射技术研究所，北京，100076)摘要：光学捷联惯组所用惯性精度容易受环境温度影响，研究设计一种温度控制系统，此系统具有多路温度采集和温度控制的功能，系统采用高速信号处理器作为控制处理核心，通过惠斯通电桥和16位AD转换器完成对温度信号的采集。为提高温控系统加热效率，隔离外界温度对惯性器件的影响，采用分级控制方法。为实现快速、精密温控，实行分段控制策略，全速加热阶段保证控温的快速性，温度接近温控点时采用增量式PID控制算法完成PWM信号控制输出，实现控温的精确性。试验结果表明，系统实现了对惯性器件0

2、.1℃的精确温控，为解决惯性器件迅速进入稳定工作状态提供了一种实用方法。关键词：温度控制；惯性器件；PWM控制；PID算法中图分类号：V556.5文献标识码：ADesignofExactTemperatureControlSystemBasedonOpticsStrapdownInertialMeasurementUnitWeiRui,KangBing,SunQian(BeijingInstituteofSpaceLaunchTechnology,Beijing,100076)Abstract:Toeliminatetheimpactoftemperatureontheprecisionof

3、inertialmeasurementunit,thispaperdesignsatemperaturecontrolsystem,byusinghighspeedprocessorasthecoreofcontrol,andusingWheatstonebridgeandADconvertortoaccomplishthecollectionoftemperaturesignal.Toenhancetheefficiencyofthesystemandinsulatetheinfluenceofexternaltemperature,thepaperintroducesamethodofg

4、radualcontrol.Toachieverapidandexacttemperaturecontrol,thepaperintroducesamethodofsubsectioncontrol,byusingfullheatingtoguaranteethespeedinessofsystem,andincrementalPIDtoguaranteetheprecisionofsystem.Theresultsoftestverifythatthedesigncontrolsthechangeoftemperatureinto0.1℃,andoffersanappliedmethodf

5、orinertialmeasurementtoenterintosteadyworkstate.KeyWords:Temperaturecontrol;Inertialmeasurement;PWMcontrol;PIDarithmetic0引言环境温度变化的影响较小，系统采用两级温控的方式，光学捷联系统所用惯性器件容易受到环境温度的一级温控控制本体温度，为惯性器件提供较好的外部影响，导致其重复性精度和零偏稳定性降低。目前克环境，二级温控在一级温控基础上，对惯性器件实现服环境温度对惯性器件影响方法大体有两种：一种是精确的温度控制。该型光纤捷联惯组系统对温控系统温补方法，即探寻温度对惯性器件输

6、出影响的规律，的技术指标要求为：常温控温时间15min，控温稳定建立惯性器件静态温度模型，对由环境温度引起的误性为0.1°。差进行补偿，提高惯性器件的使用精度；另一种是通温度控制系统利用Infineon的XC164丰富的片上过温控方法，使惯性器件始终工作在某一固定温度点。功能，实现各种控制算法和控制策略，通过异步串行采用温补方法时，由于各惯性器件的温漂系数不通信接口接收上位机的控制命令和控制参数，并向上同，建模难度高，标定工作量较大，补偿效果不明显。位机发送实时温度数据。对铂电阻温度传感器的信号本文设计了一种适用于光学捷联系统的精密温控系采用惠斯通电桥进行转换，经过电压放大和跟随后送统，控制

7、惯性器件迅速达到稳定的工作温度点并保持入AD采集，单片机处理后计算出改变PWM（脉冲宽温度恒定。度调制）占空比的相应寄存器值，经过光电隔离和功1温度控制系统简介率放大后控制加热片的通断，在加热过程中实行分段针对某型号光纤捷联惯组的结构特点，为尽量隔控制的策略。为加快控温速度，当实际温度距离设定开环境温度变化的干扰，让被控对象周围温度受外界控制温度较大时，实行全速控制，将要到达设定控制第5期卫瑞等基于光学捷联惯