一種激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動選模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于慣性技術(shù)，涉及一種激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動選模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光慣導(dǎo)系統(tǒng)以激光陀螺為核心部件，為測量載體提供高精度(角秒級)角位置和角速率信號，無論在航天航空，還是在其它技術(shù)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。激光陀螺必須通過控制系統(tǒng)使其工作在諧振態(tài)下才能發(fā)揮出其高精度的測角性能，而在特定的工作環(huán)境下，在穩(wěn)頻系統(tǒng)的控制下可以出現(xiàn)多個諧振模態(tài)，這些模態(tài)對應(yīng)陀螺諧振時不同的光腔長度，同時也是陀螺直流光強(qiáng)的局部最大點。本發(fā)明主要目的為了解決以前陀螺穩(wěn)頻控制系統(tǒng)存在的缺陷，以前的選模操作是在陀螺啟動后，直接給穩(wěn)頻控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)施加一個固定的控制電壓，通過閉環(huán)控制最終鎖定一個模態(tài)。這種方式存在幾個問題，一是鎖定的模態(tài)是隨機(jī)的，存在穩(wěn)頻溢出的風(fēng)險；二是由于非諧振模態(tài)局部光強(qiáng)極大值的存在會干擾穩(wěn)頻系統(tǒng)，導(dǎo)致穩(wěn)頻工作在這些區(qū)域上，陀螺表現(xiàn)出性能嚴(yán)重衰減。本發(fā)明涉及的自動選模方法很好地解決了這個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動選模方法，為激光慣導(dǎo)系統(tǒng)的核心部件一激光陀螺選擇合適的初始設(shè)模信號，以確保其工作在理想的諧振模態(tài)上。
[0004]本發(fā)明的總體思路為:在慣導(dǎo)系統(tǒng)初始上電的時刻，控制穩(wěn)頻系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)連續(xù)掃模(即通過連續(xù)改變壓電執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制電壓，使陀螺光腔長度發(fā)生連續(xù)的形變)，同時采集陀螺直流光強(qiáng)響應(yīng)，根據(jù)光強(qiáng)響應(yīng)的數(shù)據(jù)確定合適的光強(qiáng)門限PO，然后以固定步長進(jìn)行掃模，過程中采用數(shù)據(jù)滑動的方式記錄Pl、P2、P3三個相鄰步長對應(yīng)的直流光強(qiáng)響應(yīng)值，根據(jù)光強(qiáng)門限PO和采集到的三個光強(qiáng)值，依照一定的邏輯關(guān)系循環(huán)判斷，直到找到第三個諧振模態(tài)(陀螺工作模態(tài)一般設(shè)計為5至6個，取第三個基本為壓電執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作范圍的中間值)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動選模方法，其特征為所述方法包括以下步驟:
[0006]步驟一:激光慣導(dǎo)系統(tǒng)啟動以后，以固定步長遞增的方式給陀螺穩(wěn)頻控制壓電陶瓷執(zhí)行機(jī)構(gòu)施加掃?？刂菩盘?，執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生連續(xù)形變推動反射鏡完成激光陀螺的掃模過程，同時通過采集到的光強(qiáng)信號得到掃模范圍內(nèi)的光強(qiáng)響應(yīng)的極大和極小值；
[0007]步驟二:根據(jù)光強(qiáng)響應(yīng)極值計算光強(qiáng)門限PO ；
[0008]步驟三:重新開始二次掃模，在掃模過程中，采用數(shù)據(jù)滑動的方式實時記錄三個相鄰步長對應(yīng)的直流光強(qiáng)響應(yīng)值P1、P2、P3，并且當(dāng)同時滿足以下三個條件:P2-P1>5、P3-P2>5、P2>P0，表明找到了第一個模態(tài)，記錄N=I ;
[0009]步驟四:掃?？刂菩盘栠f增300個碼值以后，重復(fù)步驟三找到第二個模態(tài)，記錄N=2 時；
[0010]步驟五:掃模控制信號遞增300個碼值以后，重復(fù)步驟三找到第三個模態(tài)，記錄N=3時結(jié)束，同時記錄當(dāng)前的控制信號碼值。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動選模方法，系統(tǒng)每次啟動都先進(jìn)行開環(huán)掃模，根據(jù)掃模結(jié)果設(shè)定工作模態(tài)后再進(jìn)入穩(wěn)頻閉環(huán)工作狀態(tài)，防止因時效引起的陀螺諧振模形態(tài)變化造成選模失敗，提高了系統(tǒng)選模的可靠性；系統(tǒng)啟動后，完成自動選模過程僅需要10秒左右，不影響慣導(dǎo)系統(tǒng)的準(zhǔn)備時間，選模的快速性好。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動選模方法一種【具體實施方式】的邏輯圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步說明。
[0014]參見圖1，本發(fā)明激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動選模方法的一種【具體實施方式】如下:
[0015]I)以碼值4為固定步長遞增的方式給陀螺穩(wěn)頻控制壓電陶瓷執(zhí)行機(jī)構(gòu)施加掃?？刂菩盘枺瑨吣？刂菩盘栕兓a值范圍為O?3000，執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生連續(xù)形變推動反射鏡完成激光陀螺的掃模過程，同時通過采集到的光強(qiáng)信號得到掃模范圍內(nèi)的光強(qiáng)響應(yīng)的極大Pmax和極小值Pmin ；
[0016]2)根據(jù)光強(qiáng)響應(yīng)極值計算光強(qiáng)門限PO= (Pmax+Pmin) /2 ；
[0017]3)重新開始二次掃模，在掃模過程中，采用數(shù)據(jù)滑動的方式實時記錄三個相鄰步長對應(yīng)的直流光強(qiáng)響應(yīng)值P1、P2、P3，并且當(dāng)同時滿足以下三個條件:P2-P1>5、P3_P2>5、P2>P0，表明找到了第一個模態(tài)，記錄N=I ；
[0018]4)掃?？刂菩盘栠f增300個碼值以后，重復(fù)步驟三找到第二個模態(tài)，記錄N=2時；
[0019]5)掃?？刂菩盘栠f增300個碼值以后，重復(fù)步驟三找到第三個模態(tài)，記錄N=3時結(jié)束，同時記錄當(dāng)前的控制信號碼值。
[0020]某型飛機(jī)用激光慣導(dǎo)已采用本發(fā)明提供的自動選模方法，實現(xiàn)了預(yù)想的結(jié)果。以步長碼值4從O到3000遞增進(jìn)行掃模，掃模捕獲的模數(shù)量不少于5個，根據(jù)實時計算出的光強(qiáng)門限有效防止了穩(wěn)頻系統(tǒng)工作在非諧振態(tài)的局部光強(qiáng)極值點上，同時能夠準(zhǔn)確鎖定在第三個模態(tài)上，避免了全溫度范圍工作穩(wěn)頻溢出的問題，從多套產(chǎn)品的調(diào)試結(jié)果統(tǒng)計看，本發(fā)明提供的方法有效解決了舊方法的缺陷，成功率為100%。
【主權(quán)項】
1.一種激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動選模方法，其特征為所述方法包括以下步驟: 步驟一:激光慣導(dǎo)系統(tǒng)啟動以后，以固定步長遞增的方式給陀螺穩(wěn)頻控制壓電陶瓷執(zhí)行機(jī)構(gòu)施加掃模控制信號，執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生連續(xù)形變推動反射鏡完成激光陀螺的掃模過程，同時通過采集到的光強(qiáng)信號得到掃模范圍內(nèi)的光強(qiáng)響應(yīng)的極大和極小值； 步驟二:根據(jù)光強(qiáng)響應(yīng)極值計算光強(qiáng)門限PO ； 步驟三:重新開始二次掃模，在掃模過程中，采用數(shù)據(jù)滑動的方式實時記錄三個相鄰步長對應(yīng)的直流光強(qiáng)響應(yīng)值P1、P2、P3，并且當(dāng)同時滿足以下三個條件:P2-P1>5、P3_P2>5、P2>P0，表明找到了第一個模態(tài)，記錄N=I ； 步驟四:掃?？刂菩盘栠f增300個碼值以后，重復(fù)步驟三找到第二個模態(tài)，記錄N=2時； 步驟五:掃?？刂菩盘栠f增300個碼值以后，重復(fù)步驟三找到第三個模態(tài)，記錄N=3時結(jié)束，同時記錄當(dāng)前的控制信號碼值。
【專利摘要】本發(fā)明屬于慣性技術(shù)，涉及一種激光慣導(dǎo)系統(tǒng)陀螺自動選模方法。本發(fā)明包括：1）激光慣導(dǎo)系統(tǒng)以固定步長遞增的方式給陀螺穩(wěn)頻控制壓電陶瓷執(zhí)行機(jī)構(gòu)施加掃?？刂菩盘?，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動反射鏡完成激光陀螺的掃模，同時得到掃模范圍內(nèi)的光強(qiáng)響應(yīng)的極大和極小值；2）根據(jù)光強(qiáng)響應(yīng)極值計算光強(qiáng)門限P0；3）重新開始二次掃模，記錄三個相鄰步長對應(yīng)的直流光強(qiáng)響應(yīng)值P1、P2、P3，表明找到了第一個模態(tài)，記錄N=1；4）掃?？刂菩盘栠f增300個碼值以后，重復(fù)步驟三找到第二個模態(tài)，記錄N=2時；5）掃?？刂菩盘栠f增300個碼值以后，重復(fù)步驟三找到第三個模態(tài)，記錄N=3時結(jié)束，同時記錄當(dāng)前的控制信號碼值。本發(fā)明選模的快速性好。
【IPC分類】G01C21-18, G01C19-72
【公開號】CN104713557
【申請?zhí)枴緾N201310675492
【發(fā)明人】賈均, 魏學(xué)東, 孫紅梅, 雷建軍, 藺立泳, 張鵬宇
【申請人】中國航空工業(yè)第六一八研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月11日