專利名稱：擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種擺式陀螺尋北儀數字偏置補償方法，特別是一種通過數字阻尼快速穩定陀螺擺體并運用數字偏置實現擺式陀螺尋北儀與扭矩相關誤差的自動數字偏置補償系統及方法。
背景技術：
陀螺尋北儀是一種在靜基座條件下，利用地球重力特性和陀螺定軸性敏感地球自轉速率，測得載體相對北向方位的儀器。陀螺尋北儀作為一種經典的慣性尋北裝置，已廣泛應用于工程裝置的初始定向， 如機動車輛、火炮、雷達、地下設施、礦井開采、隧道建設和石油探井測量等需要獨立快速獲取方位信息的領域。隨著應用領域的技術進步，對陀螺尋北儀的測量精度和反應時間的要求也進一步提高。擺式陀螺尋北儀在反應時間和測量精度上仍處于一定優勢，是工程應用的主要裝置。擺式陀螺尋北儀的方位誤差主要有三種形式與扭矩有關誤差、與扭矩無關誤差、及測量過程誤差，其中與扭矩有關誤差可以通過偏置調零實現一定程度的補償。傳統的偏置補償方法多采用模擬方法，該方法由于需要大電容，電路較復雜，成本較高，且由于分立元件漂移較差，補償快速性受環境影響較大，無法實現自適應等缺點。例如，申請號為“200810146912. 4”，名稱為“一種擺式陀螺尋北儀尋北測量方法” 的中國發明專利申請，其所公開的技術方案需進一步改進和完善。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種通過數字阻尼快速穩定陀螺擺體并運用數字偏置實現擺式陀螺尋北儀與扭矩相關誤差的自動數字偏置補償系統及方法。為了實現上述目的，本發明提供了一種擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償方法，用于擺式陀螺尋北儀與扭矩有關誤差的補償，其中，包括如下步驟a.陀螺擺體解鎖，對陀螺擺體施加數字偏置阻尼力矩，使擺體在數字偏置阻尼力矩控制下做指數衰減阻尼振蕩運動，擺體的擺動幅值快速衰減，建立偏置補償的起始狀態；b.通過擺體運動的檢測實現陀螺擺體誤差扭力矩的測量，自適應調節力矩器偏置補償力矩的大小和方向；c.陀螺擺體鎖定。上述的擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償方法，其中，還包括多次重復步驟b， 使補償后的擺體誤差扭力矩趨近于零。 上述的擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償方法，其中，在所述步驟a中，還包括設置偏置穩定阻尼控制器對系統進行校正的步驟。 上述的擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償方法，其中，所述偏置穩定阻尼控制器的確定包括
偏置狀態時系統開環傳遞函數為
權利要求
1.一種擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償方法，用于擺式陀螺尋北儀與扭矩有關誤差的補償，其特征在于，包括如下步驟a.陀螺擺體解鎖，對陀螺擺體施加數字偏置阻尼力矩，使擺體在數字偏置阻尼力矩控制下做指數衰減阻尼振蕩運動，擺體的擺動幅值快速衰減，建立偏置補償的起始狀態；b.通過擺體運動的檢測實現陀螺擺體誤差扭力矩的測量，自適應調節力矩器偏置補償力矩的大小和方向；c.陀螺擺體鎖定。
2.如權利要求1所述的擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償方法，其特征在于，還包括多次重復步驟b，使補償后的擺體誤差扭力矩趨近于零。
3.如權利要求1所述的擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償方法，其特征在于，在所述步驟a中，還包括設置偏置穩定阻尼控制器對系統進行校正的步驟。
4.如權利要求3所述的擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償方法，其特征在于，所述偏置穩定阻尼控制器的確定包括偏置狀態時系統開環傳遞函數為
5.如權利要求4所述的擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償方法，其特征在于，所述系統校正目標包括校正后系統的相角超前量、開環放大倍數和剪切頻率。
6.如權利要求1所述的擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償方法，其特征在于，在所述步驟b中，還包括確定數字偏置補償控制器的步驟。
7.如權利要求6所述的擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償方法，其特征在于，所述數字偏置補償控制器的確定包括陀螺擺體相對光電零點的擺動為下式
8.—種擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償系統，用于擺式陀螺尋北儀與扭矩有關誤差的補償，其特征在于，包括數字偏置阻尼控制器、數字偏置補償控制器和陀螺擺體鎖定裝置。
9.如權利要求8所述的擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償系統，其特征在于，所述數字偏置阻尼控制器為如下形式數字偏置阻尼控制器
10.如權利要求8所述的擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償系統，其特征在于，所述數字偏置補償控制器為
全文摘要
一種擺式陀螺尋北儀的自動數字偏置補償系統及方法，用于擺式陀螺尋北儀與扭矩有關誤差的補償，該補償方法包括如下步驟a.陀螺擺體解鎖，對陀螺擺體施加數字偏置阻尼力矩，使擺體在數字偏置阻尼力矩控制下做指數衰減阻尼振蕩運動，擺體的擺動幅值快速衰減，建立偏置補償的起始狀態；b.通過擺體運動的檢測實現陀螺擺體誤差扭力矩的測量，自適應調節力矩器偏置補償力矩的大小和方向；c.陀螺擺體鎖定。該系統包括數字偏置阻尼控制器、數字偏置補償控制器和陀螺擺體鎖定裝置。本發明實現了擺式陀螺尋北儀與扭矩有關誤差的補償，提高了可靠性，并通過自適應技術，實現了全溫范圍的自動快速偏置補償。
文檔編號G01C19/38GK102466483SQ201110362418
公開日2012年5月23日 申請日期2011年11月15日 優先權日2010年11月15日
發明者萬琦, 劉炳章, 康冰, 李海洲, 王縝, 趙京坡, 鄭建新, 鄭懷芳 申請人:北京航天發射技術研究所