动力调谐陀螺参数测试平台设计

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陀螺仪是现代航空、导弹、火箭、卫星、舰船和潜艇上广泛应用的一种惯性敏感元件,利用其定轴性和进动性来敏感载体的角度变化。其中动力调谐陀螺仪以其技术成熟、价格低廉等优势,受到了广泛的应用。随着航空、航天技术蓬勃发展,对陀螺仪的设计、制造要求的不断提高,其控制过程也更加复杂。要获得高精度的解耦和控制电路,构建高精度的再平衡回路,必须应用控制理论对惯性器件进行定量分析,首先第一步就是要确定能反映系统基本特性的数学模型,即被控对象的传递函数。受制造误差和工艺水平的限制,动力调谐陀螺仪实际参数与设计参数并非完全一致,真实值只能靠估算和经验的办法确认,这给系统建模与分析带来了极大的困难,尤其是后续再平衡回路的设计与调试需要通过试凑的办法完成,降低了工作效率,不同批次的陀螺也不能保证设计精度的一致性。针对这一现状,本文围绕某型的动力调谐陀螺仪,开发了基于Lab VIEW的陀螺仪参数测试系统,主要完成了以下工作:结合实验室已有的TZS-74陀螺仪综合测试转台,重新设计了基于虚拟仪器的控制系统及驱动电路。在理论推导的陀螺仪开环传递函数基础上,结合测试转台,搭建了以计算机和数据采集卡为平台的陀螺仪模型参数辨识系统,通过采集卡读取同步数据并应用Lab VIEW系统辨识工具包对数据进行分析,得出被控对象的数学模型,最后比对仿真结果和实测数据,对模型的正确性给出评估。辨识结果可作为陀螺控制器的设计依据。此外还开发了针对陀螺不同性能参数的测试程序,能够快速获得表征陀螺性能的随机漂移、时间常数、品质因数等重要参数。
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