[发明专利]一种基于磁电编码器的双轴陀螺仪标定与解耦方法

说明书

一种磁电编码器式陀螺仪标定与解耦装置及其解算方法，它涉及仪器标定技术领域。本发明通过将相互垂直的两轴安装磁电编码器与双轴陀螺仪，首先将其中的一轴的陀螺仪测量的角速度看做是理想值，建立另一轴磁电编码器真实角度值与陀螺仪经过模数转换并且积分后的角度值相对应的关系，通过比较偏差的方式将角度值偏差存入EEPROM存储器，查表就可以对陀螺仪校正，然后在对另一轴方向的陀螺仪用同样的方式校正。通过陀螺仪的标定与解耦，可以减小陀螺仪的安装误差，对陀螺仪在高精度要求下工作起到非常重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种基于磁电编码器的双轴陀螺仪标定与解耦方法，属于仪器标定技术领域。

背景技术

绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺。通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，环绕着另一个固定的转轴不停地旋转，人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪，它在科学、技术、军事等各个领域有着广泛的应用。陀螺仪分为，压电陀螺仪，微机械陀螺仪，光纤陀螺仪和激光陀螺仪，它们都是电子式的，并且它们可以和加速度计、磁阻芯片、GPS、做成惯性导航控制系统。

编码器是将电信号或数据转换成为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类，按照本身属性又可以分为光电编码器和磁电编码器。磁电编码器是一种新型的角度或者位移测量装置，其原理是采用磁阻或者霍尔元件对变化的磁性材料的角度或者位移值进行测量，磁性材料角度或者位移的变化会引起一定电阻或者电压的变化，通过放大电路对变化量进行放大，通过单片机处理后输出脉冲信号或者模拟量信号，达到测量的目的。高性能磁电式编码器可广泛应用于工业控制、机械制造、船舶、纺织、印刷、航空、航天、雷达、通讯、军工等领域。

然而，在实际工作环境中的惯性平台上由于转轴安装误差、轴承安装误差、加工误差等存在，使得陀螺安装后输入轴也会出现不对准的同轴度偏差，我们通常把这种情况所导致的误差称作是常值陀螺漂移，工作中采用的装置通常可以推算出陀螺的相对漂移量，但是其安装误差还是无法测量，如果惯性系统对于精度要求很高，由于陀螺自身的常值漂移带来的误差就是一个很严重的问题，所以工作中需要对陀螺仪进行标定与解耦，通过配合使用磁电编码器对陀螺进行标定与解耦，可以逐步达到消除这种误差的目的。

发明专利内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于磁电编码器的双轴陀螺仪标定与解耦方法，本发明解决其技术问题的解决方案为：

一种基于磁电编码器的双轴陀螺仪标定与解耦方法，本方法应用于基于磁电编码器的双轴陀螺仪；

一种基于磁电编码器的双轴陀螺仪标定与解耦方法，所述方法的具体实现过程为：

步骤一、垂直方向双轴陀螺仪偏差角的标定与解耦：

根据垂直方向双轴陀螺仪测量标定偏差角与解耦示意图，在标定垂直方向的陀螺仪芯片b时，将水平方向的陀螺仪芯片a的测量角速度方向看作是理想的，用水平轴OX表示，大小为ω_X，将OY轴表示为与水平轴OX垂直的垂直轴，实际工作中垂直方向的陀螺仪芯片b的测量角速度方向沿着OM方向，那么可以两相互垂直的陀螺芯片为会合成一个真实的负载陀螺角速度方向，其沿着ON方向，这是由于轴承安装误差的存在、轴承与外壳的同轴度偏差、电机转轴与轴承之间安装误差的存在等造成的，水平方向的外框电机a转动时，垂直方向的磁电编码器b会测得一个与垂直方向上陀螺仪芯片b大小相等的角度值，其方向沿着OY方向，将其积分如公式(1)所示：

进而得到垂直方向磁电编码器b测得的角度值，而垂直方向上的陀螺仪的角速度的大小如式(2)所示：

ω_Y＝ω_OM(i)cosθ₁ (2)