[发明专利]一种光纤陀螺高动态控制方法

说明书

本发明公开了一种光纤陀螺高动态控制方法，包括如下步骤：步骤一、对光纤陀螺的动态性能进行分析；步骤二、在考虑噪声、时滞和参数不确定性的情况下，建立光纤陀螺闭环控制系统的数学模型；步骤三、优化设计光纤陀螺的控制算法，优化设计状态反馈控制律，以提高系统的指数稳定性，使其存在噪声、时滞和参数不确定性的情况下，闭环系统仍然是满足性能指标要求的所求控制问题的解，最终能够提高系统的鲁棒稳定性。

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，涉及一种光纤陀螺高动态控制方法。

背景技术

随着光纤传感技术的发展，光纤陀螺已经成为一种新型的、高稳定性的角速度敏感元件。与传统惯性器件相比，它具有结构简单、检测精度高、无可动部件、可靠性高、低成本、易集成等许多优点，使得其受到了军用和民用的双重青睐。光纤陀螺的精度基本上决定了惯性导航系统的精度。由于其自身存在的误差，并且外界的温度变化、磁场干扰、振动干扰等，都会影响其输出精度，在导航解算中误差不断积累，则会降低整个惯性导航系统的精度，甚至在一些长距离的导航中，使得导航系统完全失效。

随着数字闭环检测方案成为高精度光纤陀螺方案的主流，控制算法的优化对于提高动态性能具有重要意义。在现有技术中，有消除稳态误差的控制算法、闭环控制改善温度特性的技术，然而在高频振动和冲击的环境下，光学效应的非线性、光学参数的不确定性等因素是导致动态性能恶化的主要原因，在实际控制系统中会导致潜在的系统不稳定。因此，考虑光学效应的非线性、光学参数的不确定性优化控制算法对于提高光纤陀螺的动态性能至关重要。

发明内容

本发明基于光学传感对闭环光纤陀螺动态性能的影响提出了一种光纤陀螺高动态控制方法，以增强光纤陀螺在惯性导航系统应用的高动态特性。本发明对光纤陀螺的动态性能进行分析，得到当外界环境因素发生变化时，光学参数会随之变化，导致干涉强度的波动，最终影响光纤陀螺的动态特性。在考虑噪声、时滞和参数不确定性的情况下，建立光纤陀螺闭环系统的数学模型，并在此基础上，优化设计光纤陀螺的控制算法，优化设计状态反馈控制律，以提高系统的指数稳定性，使其存在噪声、时滞和参数不确定性的情况下，闭环系统仍然是满足性能指标要求的所求控制问题的解，最终能够提高系统的鲁棒稳定性。采用本发明提供的方法，可以获得较好的动态特性，并且这些策略可应用于闭环惯性导航系统的工程系统中，以提高系统的动态性能和可靠性，满足惯性导航系统的要求。

本发明的技术方案为：一种光纤陀螺高动态控制方法，包括如下步骤：

步骤一、对光纤陀螺的动态性能进行分析；

步骤二、在考虑噪声、时滞和参数不确定性的情况下，建立光纤陀螺闭环控制系统的数学模型；

步骤三、优化设计光纤陀螺的控制算法，优化设计状态反馈控制律，以提高系统的指数稳定性，使其存在噪声、时滞和参数不确定性的情况下，闭环系统仍然是满足性能指标要求的所求控制问题的解，最终能够提高系统的鲁棒稳定性。

有益效果：

(1)本发明采用现代控制理论优化闭环控制算法，提高系统的动态性能，具有重要的科学意义和实用价值。

(2)本发明基于光学传感对闭环光纤陀螺动态性能的影响提出了一种控制方法，以增强光纤陀螺在惯性导航系统应用的高动态特性。当系统存在噪声、时滞和参数不确定性的情况下，闭环系统仍然是满足性能指标要求的所求控制问题的解，最终能够提高系统的鲁棒稳定性。

(3)本发明的方法可以获得较好的动态特性，并且这些策略可应用于闭环惯性导航系统的工程系统中，以提高系统的动态性能和可靠性，满足惯性导航系统的要求。

附图说明

图1本发明闭环光纤陀螺信号检测流程图；

图2基于虚拟仪器技术建立的辅助设计平台框图；