[发明专利]基于RBF网络的谐振陀螺零偏在线自补偿系统及方法

说明书

本发明涉及基于RBF网络的谐振陀螺零偏在线自补偿系统及方法，本发明包括谐振子、电极、缓冲放大器、模数转换器、数模转换器和主控芯片，并建立交叉解耦模型，采用基于未知项在线建模的RBF网络辨识误差模型，消除耦合零偏，本方法能够提高谐振陀螺的温度特性及长时工作的零偏稳定性。通过近似线性解耦模型消除两模态间误差交叉耦合引起的陀螺误差零偏，降低输出误差。同时能够自主产生既定扰动以获取各控制回路实时响应信号，提供在线模型参数辨识的输入和输出信息。本发明采用基于未知项在线建模的RBF网络，实时计算解耦模型中缓慢时变的参数，抑制补偿模型随环境状态改变而产生的零偏漂移，提高陀螺长时工作的零偏稳定性。

技术领域

本发明属于惯性仪表控制技术领域，尤其是基于RBF网络的谐振陀螺零偏在线自补偿系统及方法。

背景技术

谐振陀螺仪作为一种基于哥氏效应的固体波动陀螺仪，包括石英半球谐振陀螺、金属筒形谐振陀螺、嵌套环陀螺和微半球陀螺等，具有精度体积比高，可靠性高，抗辐射能力强，使用寿命长等优点。法国、美国已经将石英半球谐振陀螺应用到航海、航天、兵器等领域。由于材料、加工、工艺不完美等因素，使谐振子、电极、线路存在非理想特性，引起陀螺存在零偏误差。误差的存在引发状态控制回路发生耦合干扰，并随外界工况而变化，严重影响陀螺的零偏稳定性等性能。

误差引起的零偏和漂移，混叠在陀螺输出信号当中，其信号相位相同，难以从陀螺输出信号中将该误差剔除。通常对该误差采用出厂建模标定的方式进行补偿。一方面，当存在输出非线性时，传统方法难以准确的描述误差模型；另一方面，陀螺的漂移模型会受诸如温度、疲劳等因素影响而发生改变。因此在陀螺长时工作情况下，仅靠模型标定方式的陀螺零偏补偿不能满足实际应用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出基于RBF网络的谐振陀螺零偏在线自补偿系统及方法，能够通过建立交叉解耦模型，采用基于未知项在线建模的RBF网络辨识误差模型，消除耦合零偏，提高谐振陀螺的温度特性及长时工作的零偏稳定性。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

基于RBF网络的谐振陀螺零偏在线自补偿系统，包括谐振子、电极、缓冲放大器、模数转换器、数模转换器和主控芯片，所述主控芯片包括误差补偿单元、信号解算单元、参数辨识单元和扰动发生单元，电极连接谐振子用于驱动和检查谐振子振动，电极、缓冲放大器、模数转换器、误差补偿单元、信号解算单元和参数辨识单元串联，参数辨识单元连接误差补偿单元，信号解算单元连接扰动发生单元，扰动发生单元分别连接参数辨识单元和误差补偿单元，误差补偿单元、数模转换器和电极串联；

所述信号解算单元，将陀螺表头传感器电极检测到的两轴振动信号，按照设定的相位参考进行正余弦分量解调，通过数学运算后获取谐振子振动状态信息，用于各回路控制、参数辨识以及敏感外界角运动，得到响应信号；

所述扰动发生单元，用于自主发生既定扰动信号，按信号流通过各控制回路，产生对应的扰动响应，提供模型辨识的输入和输出信息；

所述参数辨识单元，根据扰动发生单元提供的信息，采用基于未知项在线建模的RBF网络进行系统辨识，计算补偿模型参数；

所述误差补偿单元，根据参数辨识单元提供的模型系数及既定的模型结构，计算补偿矩阵，提供陀螺的信号校正功能。

一种基于RBF网络的谐振陀螺零偏在线自补偿系统的自补偿方法，包括以下步骤：

步骤1、建立误差补偿模型；

步骤2、缓冲放大器提取电极上获取到的谐振子的振动信息并进行信号转换和隔离放大；

步骤3、缓冲放大器将信号输入模数转换器采集转变为数字量，发送给主控芯片；

步骤4、误差补偿单元根据给定的模型及参数，对检测和驱动信号误差进行补偿；