[发明专利]一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统

权利要求书

1.一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，包括陀螺仪本体、硬件电路、数字信号处理和通讯接口电路，其特征在于：陀螺仪本体包括驱动电机、信号器和力矩器；硬件电路包括前级放大器、选频网络、A/D转换器、力矩电流发生器、信号器激磁电源电路和驱动电机电源电路；前级放大器的输入连接信号器的输出，前级放大器的输出连接选频网络的输入，选频网络的输出连接A/D转换器输入；力矩器的输入连接力矩电流发生器的输出；信号器输入连接信号器激磁电源电路输出；驱动电机输入连接驱动电机电源电路输出；A/D转换器的输出、力矩电流发生器输入、信号器激磁电源电路输入和驱动电机电源电路输入连接数字信号处理；所述数字信号处理输出的角速率数字量连接至通讯接口电路。

2.根据权利要求1所述的一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，其特征在于：所述信号器输出交流电压信号至前级放大器，放大器输出至选频网络。

3.根据权利要求1所述的一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，其特征在于：所述选频网络采用无限增益多路反馈型二阶滤波电路，该选频网络用于滤掉16KHz陀螺信号以外的噪声信号。

4.根据权利要求1所述的一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，其特征在于：所述A/D转换器输入连接选频网络输出，A/D转换器输出信号以及控制信号连接数字信号处理，其中A/D转换器型号选用AD7606。

5.根据权利要求1所述的一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，其特征在于：数字信号处理由软件实现A/D转换控制、以及滤波、相敏解调、陷波、幅度极性调整、解耦和控制算法，通讯接口电路发送到上位机，通讯接口电路输出信号为RS422或RS232或RS485形式。

6.根据权利要求1所述的一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，其特征在于：所述数字信号处理输出的三路幅值、频率相同、相位相差120°的方波信号连接至驱动电机电源电路。

7.根据权利要求1所述的一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，其特征在于：所述的驱动电机电源电路包括功率放大电路和两路电压比较器，所述的驱动电机电源电路接收输入的方波信号经过两路电压比较器后输出幅值为±VCC、频率相同、相位相差120°三路方波信号和幅值为VCC、频率相同、相位相差120°的三路方波信号共六路方波信号，六路方波信号连接至由N沟道功率场效应管和P沟道功率场效应管组成的功率放大电路，功率放大电路输出三路方波信号作用于驱动电机，其中电压比较器选用LM2901，N沟道功率场效应管选用IRFR024，P沟道功率场效应管选用RFR9024。

8.根据权利要求7所述的一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，其特征在于：所述驱动电机电源电路输出的三路方波信号频率为系统设定值。

9.根据权利要求8所述的一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，其特征在于：所述信号器激磁电源电路输入脉宽调制信号经过滤波电路后输出连接至扩流电路，其中滤波电路为有源滤波器选用OP07，扩流电路选用OPA551。

10.根据权利要求9所述的一种全数字化动力调谐陀螺伺服控制系统，其特征在于：所述力矩电流发生器包括恒流源和极性开关，所述力矩电流发生器接收数字信号处理输出的两个互补对称脉宽调制信号给力矩器提供一个力矩电流脉冲，所述的恒流源负责产生精度较高的恒定电流，力矩电流极性的改变则由极性开关完成使力矩电流沿不同的路径流动；所述恒流源由高精度并联基准产生一个基准电压，基准电压用于产生恒定电流，恒流源输出的恒定电流信号流至极性开关，高精度并联基准选用LM199，运放选用OP09；所述极性开关的动作元件是模拟开关，由数字信号处理的信号作为控制信号来控制模拟开关进行切换，完成力矩器中电流流向的切换，采用MAX4655和MAX4656两种模拟开关来控制流经力矩器的电流方向，两种模拟开关的供电电压均为±15V，通过软件编程，当两个互补对称脉宽调制信号中一个脉宽调制信号A为高电平时，脉宽调制信号B为低电平时，U1和U4的片选信号有效，此时电流通过力矩器高端、力矩器和力矩器低端，反之，当脉宽调制信号A为低电平时，脉宽调制信号B为高电平，U3和U2的片选信号有效，此时电流方向为力矩器低端、力矩器和力矩器高端，所述的力矩器连接在极性开关输出力矩器高端和力矩器低端之间。