一种动力调谐陀螺仪解耦伺服控制回路

摘要

本发明公开了一种动力调谐陀螺仪解耦伺服控制回路，由一个陀螺仪、两个力矩器、一个控制器和一个两输入输出解耦器组成。本发明设计的控制器包含一个二输入控制解耦器、两个相同的二阶积分器和两个相同的滞后超前环节，为2×2维多输入多输出传递函数矩阵，可实现对两个交链回路的解耦；两个积分环节使捷联惯性系统成为一个II型系统，二阶积分环节可消除与常值角速度变化率有关的误差，从而提高伺服回路系统的稳态精度；滞后超前环节可提高系统低频段的动态增益，有利于减小动态误差。在伺服控制回路中增加输出解耦环节，可克服由于伺服回路的两个电流输出值与角速度之间的交链问题，提高捷联惯性系统的输出精度。

主权项

一种动力调谐陀螺仪解耦伺服控制回路，其特征在于：由一个陀螺仪、两个力矩器、一个控制器和一个两输入输出解耦器组成，当动力调谐陀螺仪的安装载体沿动力调谐陀螺仪两个输入轴方向有角速度输入时，动力调谐陀螺仪的壳体相对转子在两个输入轴方向分别偏离一个角度从而产生两路偏差信号，动力调谐陀螺仪两个输入轴上的传感器分别检测到两路偏差信号并形成两路电信号，控制器中的两输入控制解耦器将两个传感器形成的电信号进行解耦得到两路电信号,两路电信号作为控制器中二阶积分环节和超前滞后环节的输入量，控制器中二阶积分环节和超前滞后环节的两路输出量分别反馈至与输入电信号对应输入轴正交方向上的力矩器，两个力矩器根据反馈的电信号分别产生再平衡力矩使陀螺仪转子进动以消除两个输入轴方向的偏差信号，控制器最终输出的两路电信号经过一个两输入输出解耦器进行解耦，两输入输出解耦器的解耦结果作为动力调谐陀螺仪的输出结果，所述控制器由一个两输入控制解耦器、两个相同的二阶积分环节和两个相同的超前滞后环节组成，控制器的传递函数为：$C\left(s\right)=\left[\begin{array}{cc}\frac{J_B{s}^2}{K_{tx}}& \frac{Hs+\lambda }{K_{tx}}\\ -\frac{Hs+\lambda }{K_{ty}}& \frac{J_B{s}^2}{K_{ty}}\end{array}\right]\times \left[\begin{array}{cc}\frac{k_c(\frac{s}{T_{c1}}+1)}{s^2(\frac{s}{T_{c2}}+1)}& 0\\ 0& \frac{k_c(\frac{s}{T_{c1}}+1)}{s^2(\frac{s}{T_{c2}}+1)}\end{array}\right]$其中，$\left[\begin{array}{cc}\frac{J_B{s}^2}{K_{tx}}& \frac{Hs+\lambda }{K_{tx}}\\ -\frac{Hs+\lambda }{K_{ty}}& \frac{J_B{s}^2}{K_{ty}}\end{array}\right]$为两输入控制解耦器的传递函数，J_B为动力调谐陀螺仪的等效赤道转动惯量，H为动力调谐陀螺仪的角动量，λ为动力调谐陀螺仪的正交阻尼系数，K_tx、K_ty分别为动力调谐陀螺仪两个输入轴方向的力矩器系数；k_c为伺服回路的放大倍数；为二阶积分环节的传递函数；为超前滞后环节的传递函数，T_c1、T_c2为控制器中频段的时间常数，T_c1<T_c2；所述两输入输出解耦器的传递函数为$\left[\begin{array}{cc}\frac{J_{B}s}{K_{tx}}& \frac{H}{K_{tx}}\\ -\frac{H}{K_{ty}}& \frac{J_{b}s}{K_{ty}}\end{array}\right].$