[发明专利]基于机电同步采样的谐振陀螺数字化控制系统

说明书

本发明公开了一种基于机电同步采样的谐振陀螺数字化控制系统，包括第一、第二前置放大器、第一、第二A/D转换单元、控制单元、D/A转换单元和低通滤波器，控制单元包括第一、第二解调单元、锁相环及自动增益控制单元和NCO，第一前置放大器对驱动通道谐振器的振动信号处理，经第一A/D转换单元转换为数字信号，第一解调单元对数字信号解调得到振动信号的相位和幅值，锁相环及自动增益控制单元根据相位和幅值调节NCO的频率增量，D/A转换单元将驱动信号转换为模拟信号，低通滤波器对模拟信号滤波并输出至驱动通道谐振器；第二前置放大器对检测通道谐振器的振动信号处理，第二A/D转换单元将处理后信号转换为数字信号，第二解调单元对数字信号解调得到转速信号。

技术领域

本发明涉及谐振陀螺技术领域，尤其涉及一种基于机电同步采样的谐振陀螺数字化控制系统。

背景技术

基于哥氏力耦合原理的谐振陀螺测控系统通常包括三个控制回路：用于驱动回路谐振子谐振频率自动跟踪的锁相环、用于稳定驱动回路振幅的自动增益控制回路和检测通道耦合振动的同步解调检测回路。如果陀螺工作在闭环模式,测控系统还包括抑制耦合振动的闭环力反馈控制环节。上述三个控制回路可以采用模拟电路实现，缺点是各个模拟电路环节易受环境温度变化的影响，影响陀螺的零偏稳定性。此外，模拟电路实现方法还有调试不方便、系统不灵活、不利于实现复杂的控制和补偿算法等缺点。

发明内容

本发明提供了一种基于机电同步采样的谐振陀螺数字化控制系统，能够解决现有技术中的技术问题。

本发明提供了一种基于机电同步采样的谐振陀螺数字化控制系统，其中，该系统包括第一前置放大器、第二前置放大器、第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、控制单元、D/A转换单元和低通滤波器，所述控制单元包括第一解调单元、第二解调单元、锁相环及自动增益控制单元和数字控制振荡器，其中，

所述第一前置放大器与谐振陀螺的驱动通道谐振器连接，用于对驱动通道谐振器输出的振动信号进行前置放大处理，得到处理后的信号，所述第一A/D转换单元用于将处理后的信号转换为数字信号，所述第一解调单元用于对数字信号进行解调得到振动信号的相位和幅值，所述锁相环及自动增益控制单元根据所述相位和幅值调节所述数字控制振荡器的频率增量，以使所述数字控制振荡器输出的驱动信号的频率跟踪驱动通道谐振器的谐振频率，所述D/A转换单元用于将所述驱动信号转换为模拟信号，所述低通滤波器用于对所述模拟信号进行滤波并输出滤波后的驱动信号至驱动通道谐振器，形成闭环控制；

所述第二前置放大器与谐振陀螺的检测通道谐振器连接，用于对检测通道谐振器输出的振动信号进行前置放大处理，得到处理后的信号，所述第二A/D转换单元用于将处理后的信号转换为数字信号，所述第二解调单元用于对数字信号进行解调得到转速信号。

优选地，所述第一解调单元对数字信号进行解调得到振动信号的相位和幅值包括：

所述第一解调单元根据所述数字控制振荡器输出的第一正交数字频率信号和第二正交数字频率信号对数字信号进行解调得到振动信号的相位和幅值。

优选地，所述第二解调单元对数字信号进行解调得到转速信号包括：

所述第二解调单元根据所述数字控制振荡器输出的第一正交数字频率信号和第二正交数字频率信号对数字信号进行解调得到转速信号。

优选地，所述控制单元为现场可编程逻辑门阵列FPGA。

优选地，对驱动通道谐振器输出的振动信号进行前置放大处理包括：对驱动通道谐振器输出的振动信号进行电流电压转换处理和放大处理。

优选地，对检测通道谐振器输出的振动信号进行前置放大处理包括：对检测通道谐振器输出的振动信号进行电流电压转换处理和放大处理。

优选地，所述数字控制振荡器包括累加寄存器，用于控制所述第一A/D转换单元和所述第二A/D转换单元的采样触发。