一种半球谐振陀螺X/Y通路驱动增益不对称性及电极非正交误差辨识方法

摘要

一种半球谐振陀螺X/Y通路驱动增益不对称性及电极非正交误差辨识方法，它属于半球谐振陀螺误差参数辨识技术领域。本发明解决了由于X/Y两路驱动信号增益不一致以及驱动电极非正交，引起驻波方位角漂移及控制回路误差的问题。本发明方法基于存在驱动增益不对称系数k及电极非正交偏角时进动速度模型，使用辨识方法对误差参数进行辨识，从而计算出驱动增益不对称误差系数及电极非正交偏角，进而解决了驻波方位角漂移及控制回路误差的问题，提高了半球谐振陀螺的性能。本发明方法可以应用于对半球谐振陀螺X/Y通路驱动增益不对称性及电极非正交误差进行辨识。

说明书

技术领域

本发明属于半球谐振陀螺误差参数辨识技术领域，具体涉及一种半球谐振陀螺X/Y通路驱动增益不对称性及电极非正交误差辨识方法。

背景技术

半球谐振陀螺是在传统的机械转子式陀螺和光学陀螺的基础上发展起来的新一代高精度陀螺，是哥氏振动陀螺仪中的一种具有惯导级性能的高精度陀螺仪，是目前主流的高精度惯性器件之一，已被广泛应用在航空、航天、航海等领域。半球谐振陀螺通过X/Y两路信号实时检测驻波位置，进而可以测量出外界输入角度及角速度。半球谐振陀螺正常工作时，需要幅度控制回路稳定谐振子振动幅值，需要正交控制回路减小正交波的振幅。由于陀螺参数会受到X/Y两路驱动电路的参数匹配情况、机械误差以及环境等因素的影响，导致X/Y两路驱动信号增益不一致以及驱动电极非正交，进而引起驻波方位角漂移及控制回路误差等问题，降低陀螺性能。因此，提出一种半球谐振陀螺X/Y通路驱动增益不对称性及电极非正交误差辨识方法是非常有意义的。

发明内容

本发明的目的是为解决由于X/Y两路驱动信号增益不一致以及驱动电极非正交，引起驻波方位角漂移及控制回路误差的问题，而提出一种半球谐振陀螺X/Y通路驱动增益不对称性及电极非正交误差辨识方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：

一种半球谐振陀螺X/Y通路驱动增益不对称性及电极非正交误差辨识方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1、根据驻波方位角θ和振动幅值A解算出进动速度ω

其中，F

其中，k

步骤2、定义H＝k

并给定驱动增益不对称系数k的初值k(0)、电极非正交偏角

步骤3、根据P

再根据P

r(i)＝P

其中，P

步骤4、计算值函数r(i)的雅可比矩阵J

步骤5、根据步骤4中计算出的各增量对i+1时刻的驱动增益不对称系数k、电极非正交偏角

步骤6、重复执行步骤3至步骤5的过程直至不再有控制系统变量的输入，将最后一次迭代获得的驱动增益不对称系数和电极非正交偏角作为最终的输出，即获得驱动增益不对称系数和电极非正交偏角的辨识结果。

进一步地，所述雅可比矩阵J

进一步地，所述根据雅可比矩阵J

其中，Δk(i)为驱动增益不对称系数k在i时刻的增量，

进一步地，所述步骤5的具体过程为：

其中，k(i+1)、

进一步地，所述驱动增益不对称系数k的初值k(0)＝1。

进一步地，所述电极非正交偏角

更进一步地，所述H的初值H(0)＝0。

本发明的有益效果是：

本发明方法基于存在驱动增益不对称系数k及电极非正交偏角

附图说明

图1为驱动增益不对称系数k辨识曲线图；

图2为电极非正交偏角

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种半球谐振陀螺X/Y通路驱动增益不对称性及电极非正交误差辨识方法，该方法的具体过程为：

步骤1、根据驻波方位角θ和振动幅值A解算出进动速度ω

其中，F

其中，k

步骤2、定义H＝k

并给定驱动增益不对称系数k的初值k(0)、电极非正交偏角

通常电极增益偏差值小于10％、电极非正交偏角小于10°、H在进动过程中为不变量；

其中，G为谐振子运动学模型，k

步骤3、根据P

再根据P

r(i)＝P

其中，P

步骤4、计算值函数r(i)的雅可比矩阵J

步骤5、根据步骤4中计算出的各增量对i+1时刻的驱动增益不对称系数k、电极非正交偏角

步骤6、重复执行步骤3至步骤5的过程直至不再有控制系统变量的输入，将最后一次迭代获得的驱动增益不对称系数和电极非正交偏角作为最终的输出，即获得驱动增益不对称系数和电极非正交偏角的辨识结果。

本实施方式中，首先对半球谐振子进行参数激励，使得谐振子的振动幅值稳定；沿理想驻波波幅轴垂直方向施加恒定静电力使驻波进动；再采集与谐振子驻波振动相关参量C

并根据控制系统变量E、Q、S和R解算出驻波方位角θ、振动幅值A；

具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述雅可比矩阵J

其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述根据雅可比矩阵J

其中，Δk(i)为驱动增益不对称系数k在i时刻的增量，

其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四、本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤5的具体过程为：

其中，k(i+1)、

其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五、本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述驱动增益不对称系数k的初值k(0)＝1。

其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六、本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述电极非正交偏角

其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七、本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述H的初值H(0)＝0。

其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

实施例

以仿真实验为例实施本发明的过程如下：

步骤1，对半球谐振子进行参数激励，使得谐振子的振动幅值稳定；

步骤2，设定采样频率为f

步骤3，采集与谐振子驻波振动相关参量C

步骤4，由于非线性最小二乘辨识方法是一种递推算法，必须先给定估计初值

H＝k

其中，G为谐振子运动学模型，k

步骤5，计算当前时刻值函数：

当驻波波幅轴与x轴电极夹角为θ时，驱动驻波进动静电力的参数方程为：

其中，F

当k

此时垂直于驻波波幅轴方向的进动速度为：

化简得：

此时值函数：r(i)＝P

其中，P＝Aω

步骤6，计算值函数当前时刻的雅可比矩阵：

步骤7，计算辨识参数当前时刻的增量：

步骤8，对下一时刻的辨识参数进行更新：

步骤9，判断是否还有半球谐振陀螺控制系统变量信号E、Q、S、R输入，若有则跳到步骤5，若无则跳到步骤10；

步骤10，输出驱动增益系数

综上，实现了对半球谐振陀螺X/Y通路驱动增益不对称性及电极非正交误差辨识。

仿真结果如图1和图2所示，从图中可以得到最终辨识的

本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。