动力调谐陀螺仪数字再平衡回路的设计

作     者：刘冬 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭敬滨

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：动力调谐陀螺仪 再平衡回路 解耦 DSP 数字控制 

摘      要：作为惯性导航系统中重要的测量装置,陀螺仪用于敏感运动物体相对惯性空间的角运动。动力调谐陀螺仪具有结构简单、可靠性高、成本低、功耗低等优点,广泛应用于航天、航空、航海等各个领域中。动力调谐陀螺仪与再平衡回路一起构成角速度测量装置。再平衡回路性能的优劣直接决定了系统的测量、控制精度以及整体性能。随着惯性导航系统应用范围的扩大以及各项指标要求的不断提高,现阶段广泛使用的模拟再平衡回路在应用中遇到诸多问题。因此,研制性能更为优越的数字再平衡回路成为必然选择。 本文对动力调谐陀螺仪理论模型进行了分析,给出其动力学方程,并对全解耦的实现方法进行了推导。在此基础上,设计了一种以TMS320F2812为主控制器的数字再平衡回路。系统主要由信号预处理模块、数字信号处理模块、数模转换模块、功率放大模块组成。针对系统要求开发了基于DSP的系统软件,实现了信号采集、数字解耦、数字校正、控制量输出、上位机通信等功能。 回路设计制作完成之后,通过系统测试,得到了较为理想的测试结果,达到了设计指标,由此表明所设计的再平衡回路实现了期望的测量和控制功能,验证了方案的可行性。最后对实验结果进行分析,并提出了进一步提高回路测量控制精度以及系统整体性能的改进方案。