[发明专利]一种谐振陀螺振动位移提取方法、控制系统及谐振陀螺

说明书

本发明属于哥氏振动谐振陀螺技术领域，具体涉及一种谐振陀螺振动位移提取方法、控制系统及谐振陀螺，本发明应用于“分时复用”控制方案，通过谐振陀螺控制系统可高精度且实时获取谐振陀螺振动位移数据，即解调出谐振陀螺输出信号的同相和正交部分。该解调方式可降低模数转换器量化噪声且具有较高的解算速度，因此，可降低谐振陀螺控制噪声，控制噪声直接影响谐振陀螺的角度输出噪声。由于解算速度的提升可大幅提高谐振陀螺的动态性能。

技术领域

本发明属于哥氏振动谐振陀螺技术领域，具体涉及一种谐振陀螺振动位移提取方法、控制系统及谐振陀螺。

背景技术

谐振陀螺仪作为一种基于哥氏效应的固体波动谐振陀螺仪，包括石英谐振陀螺、金属筒形谐振陀螺、嵌套环谐振陀螺和微半球谐振陀螺等。石英谐振陀螺是一种无转动部件的哥氏振动谐振陀螺，具有高精度、高分辨率、高可靠性、抗辐射能力强等优点。因此谐振陀螺在航海惯导系统、航空惯导系统、兵器惯导系统和空间惯导系统具有广阔的应用前景。

“时分复用控制模式”是一种谐振陀螺的控制方案，其特点是谐振陀螺检测电极交替工作在激励态或者检测态，即模数转换器间断的采集谐振陀螺“0”度电极和“45”度电极输出的振动位移电信号。因此，在“时分复用控制模式”下，高精度且实时获得振动谐振陀螺的振动位移信号较为困难。

振动位移提取、解调可降低谐振陀螺控制噪声，控制噪声直接影响谐振陀螺的角度输出噪声。振动位移提取的方法关键在于解调算法的实现，常见的解调算法主要有乘法解调、傅里叶分析以及递归最小方差解调（RLS）解调等算法。每一种算法都有自身的特点，需从最终解调的性能、算法的收敛速度以及计算效率上，目前尚不存在一种合适的解调算法，以增强全角振型参数辨识的准确性。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种降低模数转换器量化噪声且具有较高的解算速度的谐振陀螺振动位移提取方法、控制系统及谐振陀螺。

本发明提供了一种谐振陀螺振动位移提取方法，包括如下步骤：

S1.将谐振陀螺x轴输出观测信号构建为参数辨识模型：

，

其中：

第k时刻的参考信号矩阵 ，

待求解的第k时刻的估计值 ，

k为时刻，为谐振陀螺正弦方向的电压幅值估计值，为谐振陀螺余弦方向的电压幅值估计值，为谐振陀螺角速度；

S2.求解第k时刻的估计值：

其中， 为第k-1时刻的估计值，

为第k时刻的增益矩阵；

S3.更新增益矩阵；

S4.计算误差：

当大于0，返回步骤S2进行下一时刻迭代运算，当为0时，为谐振陀螺x轴正弦方向的电压幅值的真实值、为谐振陀螺x轴余弦方向的电压幅值的真实值；

S5. 求解谐振陀螺x轴输出的位移振动信号：

，

，

其中，为x轴余弦位移振动信号，为x轴正弦位移振动信号；

S6. 将谐振陀螺y轴输出观测信号按照步骤S1-S4的求解方式求得谐振陀螺y轴正弦方向的电压幅值的真实值及谐振陀螺y轴余弦方向的电压幅值的真实值，根据公式求得谐振陀螺y轴输出的位移振动信号：

，