【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及哥氏振动陀螺，尤其涉及一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法。
技术介绍
1、半球谐振陀螺(hemispherical resonator gyroscope,hrg)分为速率和速率积分两类，其中速率积分hrg具有大动态和高精度潜力，适合于海、陆、空、天多领域的惯性传感。因此，发展速率积分hrg已成为目前和未来国内惯性
的共识，全角hrg是速率积分hrg研制的常规路径。然而，受限于全角hrg的幅度读出技术、检测/驱动/相位/谐振子误差强耦合、误差与温度强依赖等，国内研制的全角hrg目前具有角度和角速度输出分辨率低/信噪比差、室温极限精度和全温使用精度差等问题，全角hrg的标度因数非线性与稳定性、零偏稳定性、角度随机游走、零偏不稳定性等性能指标与国际先进水平差距巨大，全角hrg工程化应用水平低。
2、基于差分频率读出技术的全角差分调频hrg是速率积分hrg研制的一条全新路径。全角差分调频hrg既具有大动态范围、带宽无限制的特性，又具有高分辨率和信噪比输出的优势，避免了全角hrg中角度微分、三角函数投影等带来的误差。目前，全角差分调频hrg的测控方案已基本成型，其自激励、力反馈控制和力补偿等功能性模块还有待完善，其检测/驱动/相位/谐振子误差的分析与建模、辨识与补偿方法研究还未开展。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种全角差分调频hrg自激励与自补偿方法，用于完善其自
3、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法，其特征在于，包括：
5、步骤s1：基于顺/逆时针旋转模态分离器完成全角差分调频半球谐振陀螺顺/逆时针旋转行波的幅频提取，获得顺/逆时针旋转模态的幅度控制量rcw,rccw与频相跟踪量δcw,δccw；利用两个自动增益控制器和两个锁相环完成顺/逆时针旋转行波幅度控制和频率跟踪，得到两行波振幅放大电压acw,accw和谐振频率fcw,fccw；
6、步骤s2：利用顺/逆时针旋转行波的振幅放大电压acw,accw和谐振频率fcw,fccw，基于虚拟哥氏效应生成技术设计全角差分调频陀螺自激励模块，产生虚拟哥氏电压基于对两行波谐振频率进行控制，实现行波自进动，将合成的vvir等效作用在驻波检测模态上，实现驻波自进动；由两行波谐振角频率差分输出得到虚拟旋转角速度ωvir；
7、步骤s3：将顺/逆时针旋转模态的同相控制电压由主动施加的虚拟哥氏电压变成闭环力反馈控制电压，形成全角差分调频陀螺的力反馈控制模块，实现驻波在谐振子任意方位的锁定和释放，完成陀螺角度依赖性零偏测量，获得谐振子非等阻尼误差幅值和主轴偏角θτ的辨识结果；
8、步骤s4：利用θτ、acw,accw和fcw,fccw生成谐振子非等阻尼误差补偿力。
9、本专利技术进一步的技术方案：步骤1中所述基于顺/逆时针旋转模态分离器完成全角差分调频半球谐振陀螺顺/逆时针旋转行波的幅频提取，获得顺/逆时针旋转模态的幅度控制量rcw,rccw与频相跟踪量δcw,δccw；具体为：
10、所述顺/逆时针旋转模态分离器共包含四组解调参考信号对x和y模态的振动位移放大电压进行解调，其中，φcw和φccw为顺/逆时针旋转模态控制位移的实时相位，随后经低通滤波和组合运算可得到顺/逆时针旋转模态的幅度控制量rcw,rccw与频相跟踪量δcw,δccw。
11、本专利技术进一步的技术方案：步骤1中所述利用两个自动增益控制器和两个锁相环完成顺/逆时针旋转行波幅度控制和频率跟踪，得到两行波振幅放大电压acw,accw和谐振频率fcw,fccw；具体为：
12、两个自动增益控制器和两个锁相环利用幅度控制量rcw,rccw与频相跟踪量δcw,δccw完成顺/逆时针旋转行波幅度控制和频率跟踪，产生幅度控制力和其中为顺/逆时针旋转模态的正交控制电压幅值，φc'w和φ′ccw为顺/逆时针旋转模态控制力的实时相位，kd为驱动增益，和可维持顺/逆时针旋转行波的振动状态，获得两行波的振幅放大电压acw,accw和谐振频率fcw,fccw。
13、本专利技术进一步的技术方案：步骤2中具体为：
14、利用顺/逆时针旋转行波的振幅放大电压acw,accw和谐振频率fcw,fccw，基于虚拟哥氏效应生成技术设计全角差分调频陀螺自激励模块，产生形如和的虚拟哥氏电压幅值，其中，ωcw和ωccw为顺/逆时针旋转模态的谐振角频率，kds为环路增益，ωvir为虚拟旋转角速度，k为驻波进动因子；
15、在全角差分调频陀螺自激励操作下，虚拟哥氏电压幅值为顺/逆时针旋转模态的同相控制电压幅值，由虚拟哥氏电压产生虚拟哥氏力和对顺/逆时针旋转模态的谐振角频率和进行控制，在虚拟旋转角速度ωvir激励下，其中，ω为驻波谐振角频率，顺/逆时针旋转模态的谐振角频率的差分可得虚拟旋转角速度
16、本专利技术进一步的技术方案：步骤3中具体为：
17、将顺/逆时针旋转模态的同相控制电压由主动施加的虚拟哥氏电压变成闭环力反馈控制电压，在全角差分调频陀螺力反馈控制操作下，力反馈控制电压幅值为顺/逆时针旋转模态的同相控制电压幅值，由力反馈控制电压产生的闭环反馈控制力和对驻波方位进行控制，力反馈控制模块可实现驻波在谐振子周向多方位的锁定和释放，完成陀螺角度依赖性零偏测量，获得谐振子非等阻尼误差幅值和主轴偏角θτ的辨识结果。
18、本专利技术进一步的技术方案：步骤4中具体为：
19、将步骤3得到的θτ和步骤1得到的acw,accw和fcw,fccw作为参数输入力补偿模块，生成形如：
20、
21、的力补偿电压幅值，其中，和分别是顺/逆时针旋转模态的正交力补偿电压幅值，和分别是顺/逆时针旋转模态的同相力补偿电压幅值，在全角差分调频陀螺非等阻尼误差力补偿操作下，对应对应对应对应对应对应对应对应其中，和分别为顺时针旋转模态中x和y模态的正交和同相控制电压幅值，和分别为逆时针旋转模态中x和y模态的正交和同相控制电压幅值，是顺/逆时针旋转模态的虚拟哥氏电压或力反馈控制电压幅值，力补偿电压产生的补偿力
22、可抑制谐振子非等阻尼误差对幅度控制电压、驻波方位角和陀螺敏感角速度输出的影响。
23、一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的方法。
24、一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现上述的方法。
25、一种计算机程序产品，其特征在于包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现上述的方法。...
【技术保护点】
1.一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法，其特征在于，步骤1中所述基于顺/逆时针旋转模态分离器完成全角差分调频半球谐振陀螺顺/逆时针旋转行波的幅频提取，获得顺/逆时针旋转模态的幅度控制量rcw,rccw与频相跟踪量δcw,δccw；具体为：
3.根据权利要求2所述一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法，其特征在于，步骤1中所述利用两个自动增益控制器和两个锁相环完成顺/逆时针旋转行波幅度控制和频率跟踪，得到两行波振幅放大电压acw,accw和谐振频率fcw,fccw；
4.根据权利要求3所述一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法，其特征在于，步骤2中具体为：
5.根据权利要求4所述一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法，其特征在于，步骤3中具体为：
6.根据权利要求5所述一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法，其特征在于，步骤4中具体为：
7.一种计算机系统，其特征在于包括：一个或
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1-6任一项所述的方法。
9.一种计算机程序产品，其特征在于包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1-6任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法，其特征在于，步骤1中所述基于顺/逆时针旋转模态分离器完成全角差分调频半球谐振陀螺顺/逆时针旋转行波的幅频提取，获得顺/逆时针旋转模态的幅度控制量rcw,rccw与频相跟踪量δcw,δccw；具体为：
3.根据权利要求2所述一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法，其特征在于，步骤1中所述利用两个自动增益控制器和两个锁相环完成顺/逆时针旋转行波幅度控制和频率跟踪，得到两行波振幅放大电压acw,accw和谐振频率fcw,fccw；
4.根据权利要求3所述一种全角差分调频半球谐振陀螺自激励与自补偿方法，其特征在于，步骤2中具体为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小旭，王玺全，晏恺晨，王宇鹏，李华，张军岭，刘峙亚，卢乾波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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