[发明专利]一种动力调谐陀螺仪解耦伺服控制回路

说明书

技术领域

本发明涉及一种捷联惯性测量装置的伺服控制回路，尤其涉及一种动力调谐陀螺仪解耦伺服控制回路，属于用于高精度角速度测量的航空、航天领域。

背景技术

动力调谐陀螺仪是一种用挠性元件对高速旋转转子构成万向接头式支承的两自由度陀螺仪。在调谐转速下，平衡环的动态力矩抵消了挠性支承德弹性约束力矩，使陀螺转子成为不受约束的自由转子，因此称为动力调谐陀螺仪（简称动调陀螺仪）。

捷联系统中应用的动调陀螺仪与载体固连，载体的角运动将直接加到陀螺仪上。由于开路状态的动调陀螺仪只限于在小角度范围内工作，因此在捷联系统中应用的动力调谐陀螺仪，一定要将其输出通过再平衡回路送到相应的力矩器，使陀螺仪工作于闭路状态。在这种条件下，力矩器对转子施加力矩，驱使转子跟踪壳体运动，动调陀螺仪的失调角始终保持在零附近，通过输送到力矩器的电流（或电压、脉冲频率）来测量载体绕陀螺仪输出轴的角速度。动调陀螺仪是一个两自由度陀螺仪，其输出环节和进动环节都存在交链和耦合。为设计方便，国内现有的动调陀螺仪伺服回路都简化看作单输入单输出系统，但其缺点是由于没有进行解耦会引起陀螺仪的高频章动运动，使系统输出噪声较大。虽然此系统已在不同型号中得到应用，但随着高精度角速度测量的需求越来越迫切，需重新展开对动调陀螺仪伺服回路的控制器设计。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种动力调谐陀螺仪伺服控制回路，本发明通过对陀螺仪两个伺服回路之间的控制解耦以克服高频章动运动，通过输出解耦以消除两个通道之间的输出交链以提高系统的输出精度。

本发明的技术解决方案：一种动力调谐陀螺仪解耦伺服控制回路，由一个陀螺仪、两个力矩器、一个控制器和一个两输入输出解耦器组成，当动力调谐陀螺仪的安装载体沿动力调谐陀螺仪两个输入轴方向有角速度输入时，动力调谐陀螺仪的壳体相对转子在两个输入轴方向分别偏离一个角度从而产生两路偏差信号，动力调谐陀螺仪两个输入轴上的传感器分别检测到两路偏差信号并形成两路电信号，控制器中的两输入控制解耦器将两个传感器形成的电信号进行解耦得到两路电信号,两路电信号作为控制器中二阶积分环节和超前滞后环节的输入量，控制器中二阶积分环节和超前滞后环节的两路输出量分别反馈至与输入电信号对应输入轴正交方向上的力矩器，两个力矩器根据反馈的电信号分别产生再平衡力矩使陀螺仪转子进动以消除两个输入轴方向的偏差信号，控制器最终输出的两路电信号经过一个两输入输出解耦器进行解耦，两输入输出解耦器的解耦结果作为动力调谐陀螺仪的输出结果，所述控制器由一个两输入控制解耦器、两个相同的二阶积分环节和两个相同的超前滞后环节组成，控制器的传递函数为：