半球谐振陀螺误差模型分析及补偿技术研究

摘要

半球谐振陀螺仪(Hemispherical Resonator Gyro，以下简称HRG)是一种新型固态振动陀螺仪，它具有精度高、可靠性高、寿命长的显著特点，其感测基座旋转的方式是利用半球壳唇沿径向振动驻波的进动效应。
　　本文首先详细的分析了HRG的数学模型、运动特性，进而分析了半球电路控制的两种模式，研究了力平衡模式下的控制规律。分析了半球谐振陀螺的漂移机理，建立了陀螺漂移模型。深入研究了陀螺性能指标，优化了单元电路的设计。研究了整流滤波电路，微弱信号处理与滤波技术，设计了正交补偿电路和标度因素误差补偿电路，设计了频率跟踪移相器，在这些研究结果的基础下，陀螺的性能指标得到了大幅度提高。
　　在控制理论的支持下，设计研究了陀螺控制系统，用Matlab软件仿真分析了设计系统，说明了该系统达到了系统稳定性和动态性能指标的要求。
　　讨论了半球谐振陀螺的数据处理与分析方法，对比了Allan方差和标准方差的区别。还研究了Allan方差分析法在半球陀螺数据处理中的应用，Allan方差分析结果表明了Allan方差分析法在半球陀螺数据处理中的有效性。

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第一章 绪 论

1.1论文研究的目的与意义

1.2国内外发展历史与研究现状

1.3论文的主要工作

第二章 半球谐振陀螺简介

2.1半球谐振陀螺原理

2.2半球谐振陀螺结构

2.3半球谐振陀螺与其他陀螺的对比

2.4半球谐振陀螺的一般理论

2.5 本章小结

第三章 半球谐振陀螺控制系统模型

3.1 半球陀螺全角模式下的信号解算方法

3.2 半球谐振陀螺力反馈解算方法

3.3 半球陀螺力平衡模式下的校正环节设计与分析

3.4本章小结

第四章 半球谐振陀螺的漂移机理分析

4.1 非对称阻尼漂移

4.2 剩余正交振动漂移

4.3非线性影响下产生的固定偏置漂移

4.4环形电极的不对称性产生的附加漂移

4.5参数激励系统在非最佳调试状态时产生的漂移。

4.6本章小结

第五章 单元电路优化及补偿电路设计

5.1 幅度控制回路检波电路的改进

5.2 增加标度因数误差补偿电路

5.3 设计带频率跟踪的移相器

5.4正交误差补偿的研究

5.5 缓冲放大电路的优化

5.6 本章小结

第六章 半球谐振陀螺数据分析

6.1 Allan方差简介

6.2 Allan方差和标准方差的比较

6.3 Allan方差和噪声的关系

6.4 Allan方差误差分析原理和条件

6.5 Allan方差的应用

6.6 本章小结

第七章 结论

7.1 本文的主要贡献

7.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果