[发明专利]一种振动陀螺电极角度误差的辨识与补偿方法及系统

权利要求书

1.一种振动陀螺电极角度误差的辨识与补偿方法，其特征在于，所述方法包括：

输入已知规律的角速度并在所述角速度的激励下提取陀螺系统中驱动反馈力和同相反馈力分别产生的同规律响应大小，根据所述驱动反馈力和同相反馈力各自的同规律响应大小的比值辨识出检测电极未对准角度误差；

根据所述的检测电极未对准角度误差辨识结果，得到检测电极未对准角度误差的大小，并测得所述检测电极未对准角度误差补偿前后的标度因数，根据补偿前后两次标度因数的比值以及检测电极未对准角度误差的大小，辨识出驱动电极未对准角度误差；

建立基于角速度解调的电极角度误差闭环补偿系统，以角速度、驱动反馈力幅值和同相反馈力幅值作为所述补偿系统的输入，以驱动反馈力幅值对角速度激励的响应作为所述补偿系统的控制量，以驱动反馈力补偿系数和同相反馈力补偿系数作为所述补偿系统的输出；

将所述驱动反馈力与所述驱动反馈力补偿系数的乘积叠加在所述同相反馈力上，实现所述检测电极未对准角度误差的补偿；将检测反馈力与检测反馈力补偿系数的乘积叠加在所述驱动反馈力上，实现所述驱动电极未对准角度误差的补偿。

2.根据权利要求1所述的一种振动陀螺电极角度误差的辨识与补偿方法，其特征在于，当存在角速度激励时，驱动反馈力幅值、同相反馈力幅值、输入的角速度、检测电极未对准角度误差以及驱动电极未对准角度误差之间存在如下等式关系：

式中，a为检测电极未对准角度误差，b为驱动电极未对准角度误差，Ω为角速度输入，f₁为驱动反馈力幅值，P为同相反馈力幅值，SF₀为补偿后新的标度因数；

求解上述等式后获得辨识检测电极未对准角度误差和驱动电极未对准角度误差的理论表达式分别为：

式中，SF为补偿前的标度因数。

3.根据权利要求2所述的一种振动陀螺电极角度误差的辨识与补偿方法，其特征在于，所述方法还包括利用与角速度同特征的基准信号对所述驱动反馈力进行解调并将解调后的解调结果作为误差控制信号，结合所述电极角度误差闭环补偿系统控制器输出用于检测电极未对准角度误差补偿的增益系数，实现所述检测电极未对准角度误差的闭环补偿。

4.根据权利要求3所述的一种振动陀螺电极角度误差的辨识与补偿方法，其特征在于，所述方法还包括根据所述电极角度误差闭环补偿系统控制器的输出结果，结合当前角速度输入、同相反馈力幅值输出用于驱动电极未对准角度误差补偿的增益系数，实现所述驱动电极未对准角度误差的闭环补偿。

5.一种振动陀螺电极角度误差的辨识与补偿系统，其特征在于，所述系统包括：

陀螺系统，包括用于敏感角速度的谐振子系统以及用于模态激励、信号检测和模态匹配的控制电路系统；

上位机系统，包括用于进行系统补偿分析的补偿系统、用于获取控制参数的控制参数模块以及用于实时观察系统信号的监控模块；

检测电极角度误差控制系统，包括用于输入驱动信号幅值和解调基准信号的解调模块、用于对解调结果进行处理的滤波器以及用于对角度误差信号进行处理的控制器；利用与角速度同特征的基准信号对驱动反馈力进行解调并将解调结果作为误差控制信号结合所述控制器输出的检测电极未对准角度误差补偿增益系数进行检测电极未对准角度误差的闭环补偿；

驱动电极角度误差控制系统，包括用于计算的计算模块，根据所述电极角度误差闭环补偿系统控制器的输出结果，结合当前角速度输入与同相反馈力幅值，在所述计算模块中进行当前驱动电极未对准误差角度的估计，得到当前驱动电极未对准角度误差补偿的增益系数，实现所述驱动电极未对准角度误差的闭环补偿。

6.根据权利要求5所述的一种振动陀螺电极角度误差的辨识与补偿系统，其特征在于，所述控制电路系统包括相互连接和通讯的驱动控制单元、检测控制单元和频差控制单元；其中，

驱动控制单元，包括幅值控制模块和PLL模块，所述幅值控制模块输出的幅值控制信号经所述PLL模块输出信号调制后生成驱动控制信号；

检测控制单元，输出同相控制信号用于力平衡反馈控制以及在振型修调轴向输出正交控制信号用于振型修调；

频差控制单元，输出调频电压信号用于频率修调；

所述检测控制单元和频差控制单元协作实现模态匹配；所述谐振子系统的检测轴输出信号经所述PLL模块输出信号解调并在所述检测控制单元的控制下分别生成同相控制信号和正交控制信号。