[发明专利]一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺数字控制电路

摘要

本发明提供了一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺数字控制电路，该电路包括陀螺表头等，第一信号检测电路、第二信号检测电路都与陀螺表头连接，第一模数转换电路与第二信号检测电路连接，第二模数转换电路与第一信号检测电路连接，数字频率跟踪电路、数字幅度控制电路都与第一模数转换电路连接，数字力反馈控制电路、数字正交控制电路都与第二模数转换电路连接，第一数模转换电路连接在第一高压驱动电路和数字幅度控制电路之间，第二数模转换电路连接在第二高压驱动电路和数字力反馈控制电路之间。本发明能够有效地提高陀螺的控制精度及其稳定性，并且温度环境的变化对数字控制电路的精度影响小，并能减小控制电路的质量和体积。

主权项

一种基于力平衡模式的半球谐振陀螺数字控制电路，其特征在于，包括陀螺表头、第一信号检测电路、第二信号检测电路、第一模数转换电路、第二模数转换电路、数字频率跟踪电路、数字幅度控制电路、数字力反馈控制电路、数字正交控制电路、第一数模转换电路、第二数模转换电路、第三数模转换电路、第一高压驱动电路、第二高压驱动电路、第三高压驱动电路、数字扫频电路、数字起振电路，第一信号检测电路、第二信号检测电路都与陀螺表头连接，第一模数转换电路与第二信号检测电路连接，第二模数转换电路与第一信号检测电路连接，数字频率跟踪电路、数字幅度控制电路都与第一模数转换电路连接，数字力反馈控制电路、数字正交控制电路都与第二模数转换电路连接，第一数模转换电路连接在第一高压驱动电路和数字幅度控制电路之间，第二数模转换电路连接在第二高压驱动电路和数字力反馈控制电路之间，第三数模转换电路连接在第三高压驱动电路和数字正交控制电路之间，数字扫频电路、数字起振电路都与数字幅度控制电路连接；所述数字频率跟踪电路、数字幅度控制电路、数字力反馈控制电路、数字正交控制电路、数字扫频电路、数字起振电路都位于一个FPGA芯片内；所述数字频率跟踪电路使用数字解调方式对x路信号进行解调，并用数字控制方式使驱动信号的频率跟踪半球谐振子本身的谐振频率变化；所述数字幅度控制电路使用数字解调方式对x路信号进行解调，并用数字控制方式保持半球谐振陀螺振动幅度稳定；所述数字力反馈控制电路使用数字解调方式对y路信号进行解调，并用数字控制方式维持半球谐振子的振型不变，得到陀螺输出；所述数字正交控制电路使用数字解调方式对y路信号进行解调，并用数字控制方式保持半球谐振陀螺驱动与检测模态谐振频率差在零附近；所述数字扫频电路和数字起振电路用于自动寻找半球谐振陀螺谐振频率点并驱动半球陀螺起振；所述数字频率跟踪电路、数字幅度控制电路、数字力反馈控制电路、数字正交控制电路、数字扫频电路、数字起振电路的工作流程如下：首先由外部命令控制电路进行上电复位开始工作步骤十八；然后进入扫频需求判断步骤十九，判断是否需要扫描半球谐振陀螺的谐振频率点；如果需要，则进入数字频率扫描步骤二十一，进行半球谐振陀螺的谐振频率扫描；然后进入谐振频率获取判断步骤二十二，判断谐振频率是否已经获取，如果没有获取则继续进行数字频率扫描步骤二十一，如果已经获取，则进入数字起振步骤二十；在扫频需求判断步骤十九中如果不需要扫描半球谐振陀螺的谐振频率点，则直接进入数字起振步骤二十，从数字起振步骤二十进入起振完成判断步骤二十三，判断数字起振是否完成，未完成时重复进行数字起振步骤二十，如果数字起振完成则进入正常工作步骤二十四；从正常工作步骤二十四进入工作异常判断步骤二十五，判断是否工作异常，如果正常工作，不需要结束工作则继续重复正常工作步骤二十四，如果工作异常，需要结束工作，则进入掉电结束工作步骤二十六，对控制电路进行掉电，结束控制电路工作。