[发明专利]一种基于光纤陀螺的稳定平台稳定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳定平台稳定方法，特别是一种基于光纤陀螺的稳定平台稳定方法。

背景技术

稳定平台可在导弹武器系统的载体运动时使载车上的设备处于稳定控制中，能补偿由于载体摇摆、颠簸运动所产生设备姿态的变化，保证其姿态不受载体运动的影响。根据采用稳定测量装置的不同，目前的稳定方法有倾角传感器稳定方法、液浮陀螺稳定方法及光纤陀螺稳定方法。采用倾角传感器作为稳定元件的方法，是将倾角传感器安装在载体上，上位机通过采集倾角传感器的角度来控制稳定平台，此方法易受周围环境的影响，稳定精度较差，另外，倾角传感器价格较高，大部分稳定系统已不采用此方案。而液浮陀螺寿命短，稳定性和可靠性都不如光纤陀螺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤陀螺的稳定平台稳定方法，解决采用倾角传感器及液浮陀螺控制稳定平台所带来的精度低、稳定时间短的问题。

一种基于光纤陀螺的稳定平台稳定方法，其具体步骤为：

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、稳定平台、上位机、陀螺信号采集电路、模数转换电路、伺服驱动器、交流永磁同步电动机、光纤陀螺；交流永磁同步电动机置于稳定平台外侧，并与稳定平台固定连接，光纤陀螺置于稳定平台外侧平面处，并与稳定平台固定，稳定平台置于载车中部，并与载车固定。光纤陀螺与陀螺信号采集电路双向连接，陀螺信号采集电路与上位机双向连接，上位机与模数转换电路双向连接，模数转换电路与伺服驱动器双向连接，伺服驱动器与交流永磁同步电动机双向连接。

第二步 陀螺信号采集电路采集光纤陀螺信号并将光纤陀螺信号送给上位机

当载车姿态变化时产生的干扰力矩作用于稳定平台时，引起稳定平台产生附加的角速度输出，光纤陀螺敏感稳定平台产生的附加角速度信息，光纤陀螺的输出电压经陀螺信号采集电路输入到上位机。由于光纤陀螺输出的信号中含有非平稳随机噪声：

                            （1）

其中：为光纤陀螺测量的速度信号，为光纤陀螺转速真实信号，为非平稳随机噪声信号。

陀螺信号采集电路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  模数转换电路将稳定控制信号输出给伺服驱动器

上位机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输出到伺服驱动器，伺服驱动器根据模数转换电路输出电压的幅值来控制交流永磁同步电动机的转动信号，保证交流永磁同步电动机按设定的速度转动，输出电压的幅值与交流永磁同步电动机速度的线性对应关系为：

 -10V   →  0V    →   +10V