实现陀螺仪均匀温度场的多加热点协调温度控制方法

摘要

一种实现陀螺仪高精度均匀温度场的多加热点协调温度控制方法，能够快速在陀螺仪中建立目标均匀温度场并且高精度地保持。该方法在其对应的控制装置中按以下步骤由PWM信号驱动MOS功率管向加热片输出控制量：第一步，各加热点均以最大功率加热，直到将被控装置任一加热点的温度由室温加热到目标温度s_Target的85％；第二步，采取多加热点协调加热策略，最终使各加热点温度一致，形成均匀温度场；第三步，形成均匀温度场后，进行高精度温度保持。本发明具有不需建立对象的精确散热模型、调试容易、鲁棒性强、人机交互合理等优点。

主权项

一种实现陀螺仪均匀温度场的多加热点协调温度控制方法，其特征在于，采用一种多加热点协调温度控制装置，由信号采集模块、核心运算模块和功率控制模块构成，其中，信号采集模块包括贴于陀螺仪多个测温点的铂电阻温度传感，这些传感器共同接入一个高精密低温漂电桥，该电桥得到的各传感器差分信号经仪表放大器、A/D转换器后，由电平转换器输入至核心运算模块；核心运算模块包括DSP微处理器和协处理器，协处理器检测输入的温度设定指令并传入DSP微处理器，DSP微处理器读取来自信号采集模块的A/D信号进行控制运算，输出PWM控制信号至功率控制模块；功率控制模块包括一个PWM调理电路，来自DSP微处理器的PWM控制信号经PWM调理电路送入MOS功率管驱动置于陀螺仪多个加热点上的加热片进行均匀温度场加热；所述实现陀螺仪均匀温度场的多加热点协调温度控制方法包括下述步骤：(1)启动信号采集、核心运算、功率控制各模块，对DSP微处理器与协处理器进行初始化，当协处理器检测到温度设定命令后通知DSP微处理器开始温度控制运算；(2)DSP微处理器在定时中断条件下，启动A/D转换，获得各测温点实际温度值{s₁,s₂,…s_n}；(3)根据设定温度，判断各测温点温度状态，当各测温点温度均小于目标温度s_Target的85％，进入步骤一；当任一测定点温度大于等于目标温度s_Target的85％，进入步骤二；当各测温点温度趋于一致，进入步骤三：步骤一，为了实现较短的升温时间，功率控制模块PWM输出信号为占空比100％，各加热点均以最大功率加热，直到将陀螺仪任一加热点的温度由室温加热到目标温度s_Target的85％；步骤二，采取多加热点协调加热策略，以各加热点达到目标温度的时间dT_i为标准，通过适当降低某些加热点的PWM加热功率，动态地调整各加热点的散热，最终使各加热点温度一致，形成均匀温度场，记录各PWM输出信号占空比终值；步骤三，当陀螺仪各加热点温度一致形成均匀温度场后，实施高精度温度保持，将各PWM输出信号在步骤二的占空比终值作为功率开关的“开”状态，0％作为“关状态”，以高频开关方式控制各加热点温度保持在目标温度s_Target。