[发明专利]主动式半捷联惯性测量装置驱动系统的精确控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及惯性导航控制技术，具体是一种主动式半捷联惯性测量装置驱动系统的精确控制方法。

背景技术

惯性导航是20世纪中期发展起来的导航技术，这种技术通过惯性测量装置测量载体相对惯性空间的角速率以及加速度信息，利用牛顿运动定律推算载体的瞬时姿态，速度和位置信息，具有不依赖外界信息、不对外辐射能量、不受干扰、隐蔽性强的优点。半捷联惯性测量装置因其具有体积小、成本低、维护简单、测量精度高、计算量适中等特点，广泛应用于惯性导航。根据半捷联惯性测量装置在实现半捷联过程中是否具有驱动系统，可以将半捷联惯性测量装置分为被动式与主动式两种。其中，被动式半捷联惯性测量装置具有结构简单、易于安装、成本低的优点。但是被动式半捷联惯性测量装置需要根据实际测量对象进行具体参数设计，因而对不同测量对象的通用性较差。主动式半捷联惯性测量装置具有闭环控制、系统体积小等特点，使得主动式半捷联惯性测量装置具有测量精度更高、对测量对象通用性更好等优点。由于主动式半捷联惯性测量装置具有驱动系统，其驱动系统的控制品质将直接影响到主动式半捷联惯性测量装置的测量精度。因此，如果能够有效地提高主动式半捷联惯性测量装置驱动系统的控制品质，就可以大幅度地提高主动式半捷联惯性测量装置的测量精度和应用范围。基于此，有必要发明一种能够有效提高主动式半捷联惯性测量装置驱动系统的控制品质的方法。然而目前并无这样一种方法。

发明内容

本发明为了解决目前尚无一种能够有效提高主动式半捷联惯性测量装置驱动系统的控制品质的方法的问题，提供了一种主动式半捷联惯性测量装置驱动系统的精确控制方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：主动式半捷联惯性测量装置驱动系统的精确控制方法，该方法是采用如下步骤实现的：a.采用大量程陀螺、小量程陀螺、高速模拟-数字转化采集电路构成转速复合测量-转速误差补偿系统；大量程陀螺安装于驱动系统的电机轴向，用于驱动系统的电机在高转速情况下的转速采集；小量程陀螺安装于惯性测量装置轴向，用于驱动系统的电机在极低转速情况下的转速采集，以及用于驱动系统的电机在高转速情况下对大量程陀螺的测量误差进行补偿；高速模拟-数字转化采集电路安装于驱动系统中，用于实现大量程陀螺和小量程陀螺的同步高速采集；b.采用两个高精度加速度计构成陀螺g值敏感性补偿系统；两个高精度加速度计分别安装于大量程陀螺附近处与小量程陀螺附近处，分别用于对大量程陀螺和小量程陀螺所受到的重力加速度进行测量，进而补偿大量程陀螺与小量程陀螺在测量过程中因重力影响而产生的测量误差；c.采用逐次逼近PID整定方法对驱动系统的PID控制器进行参数整定；通过大量程陀螺输出的采样值建立驱动系统的电机的阶跃响应曲线；通过小量程陀螺输出的采样值解算驱动系统的电机实际转速与目标转速之间的误差量；采用模糊控制方法逐次微调整驱动系统的PID控制器的参数；采用Ziegler-Nichols常规整定方法对驱动系统的PID控制器的参数进行整定；d.采用具有高响应速度和能够精确定位的伺服电机与高精度编码器构成高动态响应驱动电机执行系统；伺服电机与高精度编码器根据驱动系统的PID控制器的参数作出实时快速准确的转速响应，并随时对驱动系统的电机的微小旋转误差进行补偿。

本发明有效解决了目前尚无一种能够有效提高主动式半捷联惯性测量装置驱动系统的控制品质的方法的问题，其实现了主动式半捷联惯性测量装置在各种工作情况（如载体从静止瞬间启动为高速旋转状态、载体处于转速频繁剧烈变化状态等）下能够正常工作，适用于高转速、小体积飞行器的姿态、轨迹测量。

附图说明

图1是本发明的主动式半捷联惯性测量装置驱动系统的结构示意图。

图2是本发明的驱动系统的电机的阶跃响应曲线图。

图中：1-驱动系统的电机，2-惯性测量装置，3-大量程陀螺的安装位置，4-小量程陀螺的安装位置。

具体实施方式

主动式半捷联惯性测量装置驱动系统的精确控制方法，该方法是采用如下步骤实现的：

a.采用大量程陀螺、小量程陀螺、高速模拟-数字转化采集电路构成转速复合测量-转速误差补偿系统；大量程陀螺安装于驱动系统的电机1轴向，用于驱动系统的电机1在高转速情况下的转速采集；小量程陀螺安装于惯性测量装置2轴向，用于驱动系统的电机1在极低转速情况下的转速采集，以及用于驱动系统的电机1在高转速情况下对大量程陀螺的测量误差进行补偿；高速模拟-数字转化采集电路安装于驱动系统中，用于实现大量程陀螺和小量程陀螺的同步高速采集；