[发明专利]一种基于SOC的半球谐振陀螺时分复用控制方法及系统

说明书

本发明提供一种基于SOC的半球谐振陀螺时分复用控制方法及系统，该方法包括：通过检测/激励时序切换控制多路复用开关将陀螺X、Y电极工作在检测或激励状态；当X、Y电极工作在检测状态时，FPGA进行AD信号采集、同步采样、信号解算、锁相环频率跟踪，ARM中进行陀螺信号解算、陀螺PID控制、工作模式切换；当X、Y电极工作在激励状态时，通过力合成和DAC控制实现对陀螺正交、幅度、角度闭环控制。从而可以实现半球谐振时分复用控制下陀螺信号解算和陀螺闭环控制，保障信号检测和激励同步有序进行。

技术领域

本发明属于半球谐振陀螺控制领域，尤其涉及一种基于SOC的半球谐振陀螺时分复用控制方法及系统。

背景技术

半球谐振陀螺(HRG)按其机械结构可以分为“三件套”和“两件套”，“三件套”由外激励罩、谐振子和电极基座组成，“两件套”为去掉外激励罩采用平面电极的方式，“两件套”HRG激励和检测电极位于电极基座上离散电极，为提高陀螺控制精度，HRG“两件套”一般采用时分复用的控制方法，时分是在时间域上将激励和检测分开，避免激励和检测的相互干扰，复用是在空间域上将离散电极进行复用，同一离散电极既可以作为激励电极也可以作为检测电极。

当前采用的固定电极驱动检测方法，HRG“两件套”陀螺在时分复用控制下陀螺检测振动信号不连续，在有限时间内高阶的IIR/FIR无法完成数据乘法解调，同时，信号检测和激励在时间域和空间域需要分时完成。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于SOC的半球谐振陀螺时分复用控制方法及系统，用于解决现有的时分复用控制方法无法完成解调且信号检测和激励需要分时完成的问题。

在本发明实施例的第一方面，提供了一种基于SOC的半球谐振陀螺时分复用控制方法，包括：

根据检测/激励时序切换，控制多路复用开关将陀螺X、Y电极切换至检测或激励状态；

当X、Y电极工作在检测状态时，在FPGA端采集X、Y电极信号，基于锁相环控制对陀螺振动信号进行同步采样，并对采样信号进行解算，在ARM端进行陀螺参数解算，根据解算得到的陀螺控制量进行PID控制，并对应进行工作模式切换；

当X、Y电极工作在激励状态时，将陀螺幅度、正交、振型角度闭环PID控制力进行力合成得到X、Y电极闭环驱动力，DAC控制模块将力合成的驱动力数字量转为电压信号作用到陀螺上；

其中，陀螺PID控制力经过力合成进行载波调制，载波为锁相环跟踪陀螺振动波形的信号，合成的控制力经过DAC控制实现对陀螺闭环控制。

在本发明实施例的第二方面，提供了一种基于SOC的半球谐振陀螺时分复用控制系统，包括半球谐振陀螺，多路复用开关和SOC处理模块；

所述多路复用开关用于根据检测/激励时序切换模块控制将陀螺X、Y电极切换至检测或激励状态；

所述SOC处理模块中，当X、Y电极工作在检测状态时，FPGA进行AD信号采集、陀螺振动信号同步采样、信号解算、锁相环频率跟踪，ARM进行陀螺信号解算、陀螺PID控制和工作模式切换；当X、Y电极工作在激励状态时，将陀螺幅度、正交、振型角度闭环PID控制力进行力合成得到X、Y电极闭环驱动力，DAC控制模块将力合成的驱动力数字量转为电压信号作用到陀螺上；

其中，陀螺PID控制经过力合成进行载波调制，载波为锁相环跟踪陀螺振动波形的信号，合成的控制力经过DAC控制实现对陀螺闭环控制。

本发明实施例中，基于SOC平台实现半球谐振陀螺时分复用的控制，可以实现时分复用下陀螺振动信号的解调以及陀螺闭环控制，保障信号检测和激励同步有序进行。时分复用控制下检测信号和激励信号在时序上分开，避免检测信号和激励信号的相互耦合；同时时分复用控制下检测电极和激励电极复用，相比固定电极进行激励、检测模式，可匀化电极间增益误差。

附图说明