[发明专利]一种基于光纤陀螺的稳定平台稳定方法

摘要

本发明公开了一种基于光纤陀螺的稳定平台稳定方法，其具体步骤为：搭建基于光纤陀螺的平台稳定系统，包括：载车（8）、稳定平台（6）、上位机（1）、陀螺信号采集电路（3）、模数转换电路（2）、伺服驱动器（4）、交流永磁同步电动机（5）、光纤陀螺（7）。陀螺信号采集电路（3）采集光纤陀螺信号并将光纤陀螺信号送给上位机（1）；模数转换电路（2）将稳定控制信号输出给伺服驱动器（4）；伺服驱动器（4）带动交流永磁同步电动机（5）转动；交流永磁同步电动机（5）带动稳定平台（6）运动；至此，实现了基于光纤陀螺的稳定平台稳定。本方法稳定精度可达5mrad，平台稳定时间可达48小时。

主权项

1.一种基于光纤陀螺的稳定平台稳定方法，其特征在于具体步骤为：第一步  搭建基于光纤陀螺的平台稳定系统基于光纤陀螺的平台稳定系统，包括：载车（8）、稳定平台（6）、上位机（1）、陀螺信号采集电路（3）、模数转换电路（2）、伺服驱动器（4）、交流永磁同步电动机（5）、光纤陀螺（7）；交流永磁同步电动机（5）置于稳定平台（6）外侧，并与稳定平台（6）固定连接，光纤陀螺（7）置于稳定平台（6）外侧平面处，并与稳定平台（6）固定，稳定平台（6）置于载车（8）中部，并与载车（8）固定；光纤陀螺（7）与陀螺信号采集电路（3）双向连接，陀螺信号采集电路（3）与上位机（1）双向连接，上位机（1）与模数转换电路（2）双向连接，模数转换电路（2）与伺服驱动器（4）双向连接，伺服驱动器（4）与交流永磁同步电动机（5）双向连接；第二步 陀螺信号采集电路（3）采集光纤陀螺信号并将光纤陀螺信号送给上位机（1）当载车（8）姿态变化时产生的干扰力矩作用于稳定平台（6）时，引起稳定平台（6）产生附加的角速度输出，光纤陀螺（7）敏感稳定平台（6）产生的附加角速度信息，光纤陀螺（7）的输出电压经陀螺信号采集电路（3）输入到上位机；由于光纤陀螺（7）输出的信号中含有非平稳随机噪声：（1）其中：为光纤陀螺（7）测量的速度信号，为光纤陀螺（7）转速真实信号，为非平稳随机噪声信号；陀螺信号采集电路（3）将采集到的光纤陀螺信号采用巴特沃斯低通滤波器进行数字滤波处理，从而将噪声中的信号提取出来；确定巴特沃斯低通滤波器滤波过程如下：首先确定巴特沃斯低通滤波器的阶数：确定巴特沃斯低通滤波器的数字边缘频率：（2）（3）其中，为通带边缘角频率，为阻带边缘角频率，为通带对应的频率，为-25dB对应的阻带边缘频率，为数据采样频率；则阻带边缘增益为：（4）其中，；确定巴特沃斯低通滤波器的模拟边缘频率：（5）（6）其中，为通带模拟边缘频率，为阻带模拟边缘频率；巴特沃斯低通滤波器所需的阶数：（7）将公式（4）、（5）、（6）的参数带入公式（7）得到巴特沃斯低通滤波器阶数，取；然后确定二阶低通巴特沃斯低通滤波器传递函数：（8）将二阶低通巴特沃斯滤波器传递函数离散化后得到二阶低通巴特沃斯滤波器的差分方程为：（9）式中：为滤波后的光纤陀螺速度数据，为滤波前光纤陀螺速度信号，、、、、离散化后得到的常数；第三步  模数转换电路（2）将稳定控制信号输出给伺服驱动器（4）上位机（1）根据处理后的光纤陀螺速度信号，将控制算法运算后的电压值通过模数转换电路（2）输出到伺服驱动器（4），伺服驱动器（4）根据模数转换电路（2）输出电压的幅值来控制交流永磁同步电动机（5）的转动信号，保证交流永磁同步电动机（5）按设定的速度转动，输出电压的幅值与交流永磁同步电动机（5）速度的线性对应关系为： -10V   →  0V    →   +10V-3000r/min  → 0r/min   →  +3000r/min                 （10）第四步  伺服驱动器（4）带动交流永磁同步电动机（5）转动伺服驱动器（4）根据模数转换电路（2）输出电压幅值产生逆变电压信号，逆变电压信号输入到交流永磁同步电动机（5）的定子中，使交流永磁同步电动机（5）转动；第五步  交流永磁同步电动机（5）带动稳定平台（6）运动交流永磁同步电动机（5）转动时带动稳定平台（6）运动，使稳定平台（6）产生相反方向的力矩来平衡外部的干扰力矩，使稳定平台（6）保持稳定；至此，实现了基于光纤陀螺的稳定平台稳定。