[发明专利]一种数字陀螺稳定平台在线频率特性软测试方法

权利要求书

1.一种数字陀螺稳定平台在线频率特性软测试方法，其特征在于：所述数字陀螺稳定平台本体位于整个三轴数字陀螺稳定平台上面三分之二部分，完成惯性数据采集；平台本体采用平台台体+三轴两框架结构，即平台台体通过台体轴承安装在内环框架上、内环框架通过内环轴承安装在外环框架上、外环框架通过外环轴承安装于系统箱体上；台体轴、内环轴、外环轴三轴安装方向相互正交，构成右手直角坐标系，在惯性导航系统中定义三轴的初始位置为惯性空间， 台体轴、内环轴和外环轴的正向轴承一端均安装姿态角传感器用于测量框架转动的角度，负向轴承一端均安装直流力矩电机用于支承框架转动；平台台体包括台体陀螺仪、内环陀螺仪和外环陀螺仪，台体陀螺仪安装方向与台体轴正向重合、内环陀螺仪安装方向与内环轴正向重合、外环陀螺仪安装方向与外环轴正向重合，即三个陀螺仪的敏感轴方向与各框架轴重合；具体测试步骤如下：

1)测试PC机中设定频率特性测试参数，测试参数经1553B总线下发给数字陀螺稳定平台的主控电路板；

2)主控电路板FPGA接收到测试参数后，置相应的数据有效标志，稳定回路计算机查询读取；

3)稳定回路计算机接收到测试参数后，依据测试参数产生正弦激励信号源数据，注入到待检测数字陀螺稳定平台中；

4)稳定回路计算机采集待检测数字陀螺稳定平台的输入数据和输出数据，并存储于数据存储器FIFO中；

5)将输入数据和输出数据通过1553B总线上传到测试PC机中，在测试PC机中进行数据分析与处理，得到幅频特性曲线和相频特性曲线；

所述步骤1)中在测试PC机中所设定的频率特性测试参数包括待测的稳定回路，包括台体稳定回路、台体姿态角0°时内环稳定回路、台体姿态角90°时内环稳定回路、台体姿态角0°时外环稳定回路和台体姿态角90°时内环稳定回路；以及测试频率点集合，包括起始频率、终止频率以及频率采样间隔；以及正弦激励信号幅值；

所述步骤5)中在测试PC机中进行数据分析与处理的具体方法为：

51)采集系统的输入响应x(n)和输出响应y(n)；

52)根据输入响应x(n)和输出响应y(n)，以及由当前频率w确定的激励信号矩阵采用最小二乘拟合法分别求解输入信号幅值A_x和相位α，以及输出信号幅值A_y和相位θ；

53)因为被测系统开环传递函数相位比输出与输入数据相位差超前了180°，所以频率为w时的幅值比A和相位差B的具体表达式为：B＝θ-α-180；

54)根据测试参数，选择下一频率点w进行测试，得到系统各个频率下的幅值比和相位差，进而得到幅频特性曲线和相频特性曲线；

所述步骤52)中求解输入信号和输出信号幅值和相位的具体方法为：

101)对于时间域t＝0,T_s,…,(L-1)T_s，可已知输入信号采集数据X＝[x(0) x(1)…x(L-1)]^T_L×1和输出信号采集数据Y＝[y(0) y(1)…y(L-1)]^T_L×1；

102)根据测试PC机中已知的激励信号幅值A_r和频率w，可建立矩阵

103)由和根据最小二乘拟合法辨识待求矩阵P和K：

104)根据矩阵P和K，计算频率为w时输入信号和输出信号的幅值及相位：