[发明专利]一种用于原子自旋惯性测量装置的气室温度误差抑制方法

权利要求书

1.一种用于原子自旋惯性测量装置的气室温度误差抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，连接温控电路板至电脑上位机并设定气室期望温度值，调整抽运激光与检测激光功率与频率，并给三维磁补偿线圈以适当激励，使原子自旋陀螺仪达到近似工作状态；

步骤B，温控电路板采集来自温度传感器的当前气室温度值，并利用最小二乘法在线实时估计步骤C中的控制器参数；

步骤C，以确保实际温度值与期望温度值之间误差的方差最小为原则，设计控制器结构，然后将步骤B中得到的控制器参数代入，计算最终的控制量，进而输出控制电压；

步骤D，温控电路板将步骤C中的控制电压与其内部产生的高频正弦信号相乘得到输出信号，输出信号经过功率放大后，加载到粘贴于气室上的加热膜上，对气室进行加热，然后返回步骤B；

在执行完步骤A后，步骤B到步骤D循环进行，实现对气室温度的高精度控制，达到对气室温度误差抑制的目的。

2.根据权利要求1所述的用于原子自旋惯性测量装置的气室温度误差抑制方法，其特征在于，所述步骤B中包括以下步骤：

步骤B1，设定控制器参数估计矩阵的初值、协方差矩阵的初值；

步骤B2，利用温度测量值、控制器输出值以及温度估计值构造数据矩阵，同时构建控制器参数矩阵；

步骤B3，计算最小二乘法修正系数；

步骤B4，计算控制器参数估计矩阵，从而得到控制器参数的估计值；

步骤B5，计算协方差矩阵；

通过上述步骤，得到实时的控制器参数，用于后续的控制器设计。

3.根据权利要求1所述的用于原子自旋惯性测量装置的气室温度误差抑制方法，其特征在于，所述步骤C中包括：控制器的设计基于受控自回归滑动平均模型：A(z^-1)y(k)＝z^-dB(z^-1)u(k)+C(z^-1)ξ(k)，其中z代表系统模型为离散形式的模型，d为时延，y(k)为系统在k时刻的输出，即实际温度值，u(k)为系统的输入，也就是控制器计算得到的控制量。ξ(k)为作用于该温控系统的均值为0方差有界的外界随机噪声，A(z^-1)、B(z^-1)、C(z^-1)为温控系统模型参数矩阵，它们分别与系统输出、系统输入、随机噪声有关。

4.根据权利要求1所述的用于原子自旋惯性测量装置的气室温度误差抑制方法，其特征在于，所述步骤C中包括：控制器的设计是以确保实际温度值y(k+d)与期望温度值y^*(k+d)之间误差的方差最小为原则来进行的，也就是使得J＝E{[y(k+d)-y^*(k+d)]²}最小，其中J代表实际温度与期望温度之间误差的方差，E是求数学期望的运算符，由此得到最终的控制器结构为这里的G(z^-1)、H(z^-1)、C(z^-1)为设计的控制器的三个结构参数矩阵，它们的值由步骤B中得到的估计值给出。

5.根据权利要求4所述的用于原子自旋惯性测量装置的气室温度误差抑制方法，其特征在于，G(z^-1)是在数学关系式“C(z^-1)＝A(z^-1)F(z^-1)+z^-dG(z^-1)”中引入的参数矩阵，A(z^-1)为与系统输出有关的温控系统模型参数矩阵，F(z^-1)是在数学关系式“C(z^-1)＝A(z^-1)F(z^-1)+z^-dG(z^-1)”中引入的参数矩阵，H(z^-1)是在数学关系式“H(z^-1)＝F(z^-1)B(z^-1)”中定义的参数矩阵，B(z^-1)为与系统输入有关的温控系统模型参数矩阵。

6.根据权利要求1所述的用于原子自旋惯性测量装置的气室温度误差抑制方法，其特征在于，所述步骤B中包括：输入控制器的期望输出y^*(k+d)，和输入控制器的实际输出y(k)，通过得到控制器结构的控制量u(k)，分别输出到被控对象和最小二乘估计算法；输入被控对象的外界随机噪声ξ(k)，和控制量u(k)，通过“A(z^-1)y(k)＝z^-dB(z^-1)u(k)+C(z^-1)ξ(k)”得到y(k)，分别输出到控制器和最小二乘估计算法；G(z^-1)是在数学关系式“C(z^-1)＝A(z^-1)F(z^-1)+z^-dG(z^-1)”中引入的参数矩阵，A(z^-1)为与系统输出有关的温控系统模型参数矩阵，F(z^-1)是在数学关系式“C(z^-1)＝A(z^-1)F(z^-1)+z^-dG(z^-1)”中引入的参数矩阵，H(z^-1)是在数学关系式“H(z^-1)＝F(z^-1)B(z^-1)”中定义的参数矩阵，B(z^-1)为与系统输入有关的温控系统模型参数矩阵。