机抖激光陀螺控制回路设计及信号处理方法研究

摘要

机抖激光陀螺作为理想的惯性器件之一，其技术在国外已日臻成熟，相比之下国内的研制水平还存在较大差距。开展机抖激光陀螺控制回路的研究与设计工作对于掌握核心技术，提高陀螺精度、可靠性及环境耐受水平具有重要意义。本文围绕某型激光陀螺展开工作，对稳频控制回路和机抖控制回路以及激光陀螺信号处理方法进行了研究和设计。
　　稳频控制方面：对激光陀螺相对比例因子修正项进行了试验研究，从而对稳频精度提出了定量的要求；对稳频控制回路的工作特性进行了分析和建模，讨论了外部干扰信号对控制回路稳定性的影响，对引起陀螺“跳模”的原因进行了分析；对激光增益曲线稳频方法进行了深入研究，设计了直流稳频控制方案，并取得了较好的控制效果。
　　机抖控制方面：介绍了机抖激光陀螺抖动偏频的基本原理；研究了注入机抖随机噪声消除动态闭锁的机理，并设计了机抖噪声注入方案；建立了机抖机构的数学模型，对机抖方波驱动方式进行了谐波分析，并得出了方波驱动与正弦驱动方式在驱动效果上一致的结论；设计了数字机抖控制方案，实现了机抖控制和噪声注入的功能。
　　数字信号处理方面：对机抖激光陀螺信号输出通道进行了建模和研究，在此基础上提出了一种兼顾噪声滤波效果和系统频率特性的数字滤波器设计方法。
　　实验证明，本课题设计的控制回路能实现机抖控制及噪声注入等功能，有效地解决了陀螺“跳模”问题，能够确保陀螺正常工作；数字滤波器设计同时兼顾了陀螺噪声滤波和系统频率特性，具有较好的工程应用价值。

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图表清单

第一章 绪 论

1.1课题背景

1.2激光陀螺的发展概况

1.3激光陀螺基本工作原理

1.4主要研究内容

第二章 稳频控制回路建模与设计

2.1数字稳频方法

2.2稳频控制回路分析与建模

2.3外部干扰信号对稳频控制回路影响的分析

2.4稳频控制回路设计

2.5本章小结

第三章 机抖控制回路建模与设计

3.1机械抖动偏频原理研究及建模

3.2方波驱动机抖方案的分析

3.3随机噪声注入方案设计

3.4机抖控制方案的实现

3.5小结

第四章 机抖激光陀螺输出信号处理研究

4.1机抖激光陀螺输出信号的处理

4.2激光陀螺信号通道建模及分析

4.3数字滤波器设计

4.4滤波效果及试验验证

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1本文的主要研究结论

5.2研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文