[发明专利]一种速率积分型振动陀螺的误差补偿方法和装置

权利要求书

1.一种速率积分型振动陀螺的误差补偿方法，其特征在于，所述方法包括：

构建陀螺运动方程；所述陀螺运动方程包括幅值控制环路动态方程、正交控制环路动态方程、角度控制环路动态方程以及相位控制环路动态方程；

根据所述陀螺运动方程采用速率积分控制策略使陀螺工作在速率积分模式；

通过正交控制环路将正交误差抑制为0，当正交控制环路稳定时，得到正交控制力输出，并在不同特定振型角下通过检测正交控制力，得到刚度误差信号；通过调节调频电压和调轴电压，使所述正交控制力输出为零，实现对刚度误差的补偿；

将振型角控制在90°并保持，通过改变幅值控制环路动态方程的目标值，并检测振型角，得到陀螺的电极角度误差信号；调节信号偏转器的补偿角度值，使得改变幅值控制环路动态方程的目标控制值时振型角不发生抖动，则实现对电极角度误差的补偿；

在电极角度误差补偿完成后，通过检测陀螺在恒速自进动下角速度输出，得到陀螺的电极间隙误差信号；通过调节增益控制器的增益配比使陀螺角速度输出的波动幅值不随陀螺自进动角速度的变化而变化时，则实现对电极间隙误差的补偿；

在相同外界角速度输入情况下，检测一对速率积分型振动陀螺的角速度输出以及角度输出，根据角度增益和检测得到的角速度输出和角度输出，采用最小二乘法，得到陀螺的阻尼误差系数；根据阻尼误差系数以及实时测得的振型角，得到与振型角相关的角度控制力；将所述角度控制力输入到控制力合成器中，实现对阻尼误差的补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过正交控制环路将正交误差抑制为0，当正交控制环路稳定时，得到正交控制力输出，并在不同特定振型角下通过检测正交控制力，得到刚度误差信号；通过调节调频电压和调轴电压，使所述正交控制力输出为零，实现对刚度误差的补偿，包括：

通过正交控制环路将正交误差抑制为0，当正交控制环路稳定时，得到正交控制力输出；正交控制环路稳定时正交控制力输出表达式为：

其中E表示能量，ω表示谐振频率，θ表示振型角，Δω和θ_ω分别表示刚度误差中的频率裂解和主刚度轴偏角；

将振型角控制在0°并保持，通过检测正交控制力得到含有主刚度轴偏角信息的刚度误差信号，并通过调节调轴电压使正交控制力输出为0，实现刚度轴对准；

将振型角控制在45°并保持，通过检测正交控制力得到含有频率裂解信息的刚度误差信号，并通过调节调频电压使正交控制力输出为0，实现模态匹配。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将振型角控制在90°并保持，通过改变幅值控制环路动态方程的目标值，并检测振型角，得到陀螺的电极角度误差信号；调节信号偏转器的补偿角度值，使得改变幅值控制环路动态方程的目标控制值时振型角不发生抖动，则实现对电极角度误差的补偿，包括：

将振型角控制在90°并保持；当存在电极角度误差时，幅值控制力将耦合到角度控制环路中，得到真实的角度控制力；所述真实的角度控制力的表达式为：

f′_qs＝f_qs+f_assinβ

其中：f′_qs代表真实的角度控制力，β代表电极角度误差，f_qs代表施加的角度控制力，f_as代表施加的幅值控制力；

改变幅值控制环路的目标值，并检测振型角；

根据检测到的振型角的抖动幅值，得到陀螺的电极角度误差信号；

调节信号偏转器的补偿角度值，使得改变幅值控制环路的目标控制值时振型角不发生抖动，则实现对电极角度误差的补偿。