[发明专利]一种多闭环复合陀螺稳定控制方法

权利要求书

1.一种多闭环复合陀螺稳定控制方法，其特征在于：包括双闭环控制方法，双闭环控制方法包括双闭环控制系统，双闭环控制系统包括电流环、电机速度环、空间稳定环和漂移抑制环，其中电流环由驱动器内部的电流传感器构成电枢电流的负反馈，系统的稳定回路控制由速度环和稳定环双闭环控制结构组成，速度环主要由旋转变压器构成负反馈控制，漂移抑制环主要通过对陀螺数据和空间位置的数据融合完成对空间漂移量的修正，设为开启稳定时刻平台相对惯性空间的初始位置值，为N个周期后的空间姿态角，多闭环复合陀螺稳定控制方法包括方位轴控制方法与俯仰轴控制方法，方位轴控制方法与俯仰轴控制方法控制过程一致，俯仰轴控制方法包括以下步骤：

1)获取陀螺的原始数据，原始数据为平台受到的相对惯性空间的扰动速率数据，记录当前时刻的陀螺速率v_g(k)，v_g(k)为k时刻采集到的陀螺原始数据，漂移的修正量就是对此速率值进行调节；

2)利用姿态数据融合模块获取载体三维姿态信息，稳定开启瞬间，通过陀螺数据和加速度计数据进行姿态融合，获取控制周期内平台的姿态角度数据θ_t(k)和N个控制周期后输出的姿态角数据θ_t(k+N)，姿态角度数据θ_t(k)与姿态角数据θ_t(k+N)之差获得N个控制周期内的位移变化量Δθ_ge(k)＝θ_t(k+N)-θ_t(k)，位移变化量为开启稳定后平台相对于惯性空间的位置绝对漂移量；

其中，θ_t(k)为k时刻姿态融合模块测得的平台相对于惯性空间的空间姿态角；

θ_t(k+N)为k+N时刻姿态融合模块测得的平台相对于惯性空间的空间姿态角；

Δθ_ge(k)为k时刻平台空间姿态误差角在惯性坐标系的表示；

3)利用惯性坐标系与平台坐标系的变换关系式，由步骤2)计算得到的平台相对于惯性空间的位移偏差求得N个控制周期内位移变化量在平台坐标系下的表示形式Δθ_gy(k)，Δθ_gy(k)为k时刻平台空间姿态误差角在平台坐标系的表示；

4)根据实际陀螺性能及姿态偏差数据，确定误差角度的阈值θ_th，θ_th＞0，阈值的确定依据实际陀螺的测试数据，给定N个周期，测试陀螺漂移量即可选为阈值，若|Δθ_gy(k)|＞Δθ_th，陀螺漂移数据需要进行补偿，对陀螺原始数据进行修正v_g(k)+v_{gy_cor}，当Δθ_gy(k)＞Δθ_th且Δθ_gy(k)＞Δθ_gy(k-1)时，漂移抑制参数太小不足以补偿平台的漂移，则陀螺漂移数据调整为v_{gy_cor}+ε，当Δθ_gy(k)＜-Δθ_th且Δθ_gy(k)＜Δθ_gy(k-1)时，陀螺漂移数据调整为v_{gy_cor}-ε；若Δθ_gy＞Δθ_th且Δθ_gy(k)＜Δθ_gy(k-1)或Δθ_gy＜-Δθ_th且Δθ_gy(k)＞Δθ_gy(k-1)，则漂移抑制参数补偿漂移的方向是向着空间姿态偏差趋近零的，不对参数进行修正；

其中，Δθ_gy(k-1)为k-1时刻平台空间姿态误差角在平台坐标系的表示；

θ_th为空间姿态误差角的阈值；

v_{gy_cor}为累加在陀螺原始数据的陀螺漂移抑制参数，

ε为漂移抑制参数每个周期的修正量；

5)处理后的速度量作为速度环的输入值，采用经典PID控制方法控制电机转动，使得Δθ_ge(k)向趋近于零的方向运动；

6)在进行一个步骤2)-5)循环过程后，电机通过运动弥补的偏移量小于平台实际的漂移量，则未补偿的偏移量将进行累加到下一个运算周期，直到Δθ_ge(k)＝0补偿完为止。