一种半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法及相关装置

    技术2025-12-22  8


    本发明涉及精密仪器领域,特别涉及一种半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。


    背景技术:

    1、半球谐振陀螺是一种高精度、高可靠和长寿命的新型固态陀螺仪,由谐振子和电极基座两部分组成。在半球谐振陀螺的前端放大器产生的相位延迟和数字控制电路中的解调、滤波、参数解算和调制会导致实际控制信号的相位延迟。这种相位延迟会导致驱动力和振动位移信号间的相位差产生,这种相位延迟误差是半球谐振陀螺的主要误差源之一,其会导致半球谐振陀螺控制力之间的耦合,严重降低半球谐振陀螺的性能。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质,应用于精密仪器领域,该方法通过补偿相位延迟误差来提升半球谐振陀螺的精确度。

    2、为解决上述技术问题,本发明提供一种半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法,包括:

    3、确定含有相位延迟误差、阻尼不均匀误差及刚度不均匀误差的谐振子状态方程;

    4、将所述谐振子状态方程中的正交控制力及方位角控制力置零;

    5、基于所述谐振子状态方程确定在无所述正交控制力及所述方位角控制力影响下的稳幅控制力函数;

    6、在所述稳幅控制力函数中设置补偿相位得到目标稳幅控制力函数;

    7、基于所述目标稳幅控制力函数确定所述补偿相位的目标补偿相位值,基于所述目标补偿相位值进行相位延迟误差的补偿。

    8、可选的,所述目标稳幅控制力函数为:

    9、

    10、式中,fe为稳幅控制力,为所述相位延迟误差,为所述补偿相位,ω为谐振子的振动频率,a为谐振子椭圆运动长轴,q为谐振子椭圆运动短轴,θ为谐振子的驻波方位角,为所述阻尼不均匀误差,δω为所述刚度不均匀误差,θτ为谐振子阻尼主轴与0°电极方向的夹角,θω为谐振子刚度主轴与0°电极方向的夹角。

    11、可选的,所述基于所述目标稳幅控制力函数确定所述补偿相位的目标补偿相位值,包括:

    12、基于所述目标稳幅控制力函数确定所述补偿相位与所述稳幅控制力的拟合函数;

    13、将所述拟合函数中所述稳幅控制力取最小值时对应的补偿相位值作为所述目标补偿相位值。

    14、可选的,所述基于所述目标稳幅控制力函数确定所述补偿相位与所述稳幅控制力的拟合函数,包括:

    15、获取在预设角速度下驻波方位角旋转一周的稳幅控制力平均值;

    16、基于所述目标稳幅控制力函数确定所述补偿相位与所述稳幅控制力平均值的所述拟合函数。

    17、可选的,所述将所述谐振子二阶模态动力学方程中的正交控制力及方位角控制力置零,包括:

    18、关闭用于输出所述正交控制力的正交控制回路及用于输出所述方位角控制力的方位角控制回路,以使所述谐振子二阶模态动力学方程中的所述正交控制力及所述方位角控制力为零。

    19、可选的,该方法还包括:

    20、在完成相位延迟误差补偿之后,打开所述正交控制回路及所述方位角控制回路。

    21、可选的,所述确定含有相位延迟误差、阻尼不均匀误差及刚度不均匀误差的谐振子状态方程,包括:

    22、确定包含所述阻尼不均匀误差及所述刚度不均匀误差的谐振子二阶模态动力学方程;

    23、确定包含相位延迟误差的电极驱动力方程;

    24、基于所述谐振子二阶模态动力学方程及所述电极驱动力方程确定所述谐振子状态方程。

    25、为解决上述技术问题,本发明提供一种半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿装置,包括:

    26、第一模块,用于确定含有相位延迟误差、阻尼不均匀误差及刚度不均匀误差的谐振子状态方程;

    27、第二模块,用于将所述谐振子状态方程中的正交控制力及方位角控制力置零;

    28、第三模块,用于基于所述谐振子状态方程确定在无所述正交控制力及所述方位角控制力影响下的稳幅控制力函数;

    29、第四模块,用于在所述稳幅控制力函数中设置补偿相位得到目标稳幅控制力函数;

    30、第五模块,用于基于所述目标稳幅控制力函数确定所述补偿相位的目标补偿相位值,基于所述目标补偿相位值进行相位延迟误差的补偿。

    31、为解决上述技术问题,本发明提供一种电子设备,其特征在于,包括:

    32、存储器,用于储存计算机程序;

    33、处理器,用于执行所述计算机程序时实现上述所述半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法。

    34、为解决上述技术问题,本发明提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令被处理器执行时,实现上述所述半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法。

    35、可见,本发明方法通过确定含有相位延迟误差、阻尼不均匀误差及刚度不均匀误差的谐振子状态方程;将谐振子状态方程中的正交控制力及方位角控制力置零;基于谐振子状态方程确定在无正交控制力及方位角控制力影响下的稳幅控制力函数;在稳幅控制力函数中设置补偿相位得到目标稳幅控制力函数;基于目标稳幅控制力函数确定补偿相位的目标补偿相位值,基于目标补偿相位值进行相位延迟误差的补偿。

    36、本发明方法通过消除正交控制力和方位角控制力的影响,准确的获取相位延迟误差,并通过引入补偿相位来消除相位延迟误差,提高半球谐振陀螺的精确度。



    技术特征:

    1.一种半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法,其特征在于,所述目标稳幅控制力函数为:

    3.根据权利要求2所述半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法,其特征在于,所述基于所述目标稳幅控制力函数确定所述补偿相位的目标补偿相位值,包括:

    4.根据权利要求3所述半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法,其特征在于,所述基于所述目标稳幅控制力函数确定所述补偿相位与所述稳幅控制力的拟合函数,包括:

    5.根据权利要求1所述半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法,其特征在于,所述将所述谐振子二阶模态动力学方程中的正交控制力及方位角控制力置零,包括:

    6.根据权利要求5所述半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法,其特征在于,还包括:

    7.根据权利要求1所述半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法,其特征在于,所述确定含有相位延迟误差、阻尼不均匀误差及刚度不均匀误差的谐振子状态方程,包括:

    8.一种半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿装置,其特征在于,包括:

    9.一种电子设备,其特征在于,包括:

    10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令被处理器执行时,实现如权利要求1至7任一项所述半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法。


    技术总结
    本发明公开了一种半球谐振陀螺的相位延迟误差补偿方法及相关装置,应用于精密仪器领域,通过确定含有相位延迟误差、阻尼不均匀误差及刚度不均匀误差的谐振子状态方程;将谐振子状态方程中的正交控制力及方位角控制力置零;基于谐振子状态方程确定在无正交控制力及方位角控制力影响下的稳幅控制力函数;在稳幅控制力函数中设置补偿相位得到目标稳幅控制力函数;基于目标稳幅控制力函数确定补偿相位的目标补偿相位值,基于目标补偿相位值进行相位延迟误差的补偿。通过消除正交控制力和方位角控制力的影响,准确的获取相位延迟误差,并通过引入补偿相位来消除相位延迟误差,提高半球谐振陀螺的精确度。

    技术研发人员:唐兴缘,曾黎斌,栗敬雨,肖鹏博,夏涛,潘瑶,罗晖
    受保护的技术使用者:中国人民解放军国防科技大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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