[发明专利]一种惯性平台式重力仪温控系统高精度建模控制方法

说明书

本发明公开了一种惯性平台式重力仪温控系统高精度建模控制方法，将海空重力仪中平台台体、陀螺、重力敏感器的温控精度提高到优于0.01℃，进而满足海空重力仪的高精度测量需要，包括以下几个步骤：第一步：温控对象建模；第二步：温度控制方法；第三步：温控参数整定。本发明的优点是，针对海空重力仪平台内部台体、陀螺和重力敏感器各温控对象结构紧凑、温度耦合严重等不利因素，通过温控对象精确建模、非线性控制方法，使平台台体、陀螺和重力敏感器等三个通道均实现了高精度的温度控制，进而大大提高了海空重力仪的环境适应性和重力测量精度。

技术领域

本发明属于一种温控系统高精度建模控制方法，具体涉及一种惯性平台式重力仪温控系统的高精度建模控制方法。

背景技术

惯性平台式海空重力仪需要对其平台台体、陀螺尤其是重力敏感器进行高精度的温度控制，以降低环境温度对重力测量的影响。海空重力仪的温度控制系统采用直流加温片对各温控部件进行加温。海空重力仪通电启动后，各温控部件的当前温度与目标温度偏差较大，温控系统以最大功率进行输出，保证加温的快速性；待温度偏差缩小到一定范围内后，温控系统采用参数精确整定的非线性PI控制方法，保证温度控制的高精度。首先，针对海空重力仪平台台体、陀螺以及重力敏感器结构紧凑、温度耦合严重的特点，进行精确的温控系统建模，在精确建模的基础上，进一步利用非线性控制方法实现快速、高精度的温度控制，从而提高海空重力仪的温控精度和重力测量精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种惯性平台式重力仪温控系统高精度建模控制方法，将海空重力仪中平台台体、陀螺、重力敏感器的温控精度提高到优于0.01℃，进而满足海空重力仪的高精度测量需要。

本发明是这样实现的，一种惯性平台式重力仪温控系统高精度建模控制方法，包括以下几个步骤：

第一步：温控对象建模；

第二步：温度控制方法；

第三步：温控参数整定。

所述的第一步包括，海空重力仪的温控对象由外到内分别为平台台体、陀螺和重力敏感器，建立各温控对象的数学模型需要获得各对象在重力仪平台内部温度耦合严重情况下的传递函数。

所述的第一步包括以下步骤，

(1)利用温箱设置海空重力仪平台台体的环境温度为62℃，其目标温控点设置为74.5℃，即平台台体的温升为12.5℃，对平台台体施加加温电压，对陀螺、重力敏感器不施加加温电压，使平台台体的温升大致为12.5℃，分别记录该加温电压值以及平台台体、陀螺和重力敏感器通道的温升值和温升曲线；

(2)利用温箱设置海空重力仪陀螺的环境温度为62℃，其目标温控点设置为75℃，即陀螺的温升为13℃。对陀螺施加加温电压，对平台台体、重力敏感器不施加加温电压，使陀螺的温升大致为13℃，分别记录该加温电压值以及平台台体、陀螺和重力敏感器通道的温升值和温升曲线；

(3)利用温箱设置海空重力仪重力敏感器的环境温度为70℃，其目标温控点设置为76℃，即重力敏感器的温升为6℃，对重力敏感器施加加温电压，对平台台体、陀螺不施加加温电压，使重力敏感器的温升大致为6℃，分别记录该加温电压值以及平台台体、陀螺和重力敏感器通道的温升值和温升曲线；

(4)根据1～3获得的测试数据，利用1阶或2阶系统进行拟合，得到平台台体、陀螺和重力敏感器三个通道温控对象的频域模型：

y＝G(s)v (1)

其中，