太空单粒子效应光纤陀螺输出地面模拟分析

为了研究在地面环境下模拟分析空间用光纤陀螺输出特性,对光纤陀螺静态高速输出连续相同数据的特性展开了研究。通过对光纤陀螺系统建模,研究了前向增益与两种陀螺输出滤波器的特性。提出了一种计算光纤陀螺静态条件下输出连续相同数据概率的方法。通过理论计算、仿真、实验相结合的研究方法,相互验证了其正确性,发现陀螺输出连续五次相同的概率的量级为10-11,发生的概率极小,为空间应用光纤陀螺系统时钟故障诊断提供了参考。通过研究发现陀螺前向增益越小,越容易导致陀螺输出连续相同的数据;陀螺滤波器对陀螺输出连续相同数据的固有特性有重要的影响;平滑滤波器较FIR滤波器更容易导致输出连续相同的数据。

船载雷达天线复合控制技术研究

针对船载天线系统的使用环境和具体的使用要求,提出了速率陀螺复合控制的方法,可以较大程度的提高船摇扰动隔离度;实现了船载天线跟踪系统不需要距离信息,直接在球体坐标系内用天线角度和跟踪误差完成复合控制的方法,可以把二阶无静差系统变成三阶无静差系统,加速度误差常数理论值为无穷大。

双程前向结构掺铒光纤光源稳定性的实验研究

为了获得高稳定的光纤陀螺掺铒光纤光源,理论分析了平均波长受温度变化的影响因素,实验研究了双程前向(DPF)结构掺铒光纤光源平均波长温度稳定性。主要通过优化铒纤长度来减小铒纤的本征温度系数对光源稳定性的影响,优化泵浦功率使其引起平均波长的变化达到最小。最终获得了掺铒光纤光源在双程前向结构下的优化铒纤长度12.2m和优化泵浦功率150mW,对比分析了包括优化铒纤长度在内的三个长度下,不同泵浦功率对光源的平均波长、输出功率和谱宽的影响;测量了不同长度铒纤的本征温度系数,获得了平均波长稳定性为-0.452ppm/°C的双程前向光纤光源。

基于自适应FLP滤波的金属谐振陀螺信号处理方法

针对传统前向线性预测(FLP)滤波在金属谐振陀螺信号处理中,无法解决收敛速度和稳态误差之间矛盾且动态滤波效果较差的问题,提出了一种基于自适应FLP滤波信号处理方法。首先采用Allan方差对陀螺原始信号进行分析,得出不同噪声占比;然后采用自适应FLP滤波方法,通过建立补偿因子与估计误差的非线性关系,实时调整步长因子大小,修正滤波误差;最后用自研的金属谐振陀螺惯性系统试验验证该方法的有效性。试验结果表明:自适应FLP滤波方法可抑制量化噪声、角度随机游走和零偏不稳定性等。降噪效果比传统FLP滤波方法更为明显,收敛速度更快,动态时自适应FLP滤波方法降噪效果是传统FLP滤波方法的1.95倍,该方法可有效提高金属谐振陀螺的性能。

动基座下DGCMG框架伺服系统干扰补偿控制

针对双框架控制力矩陀螺(double gimbal control moment gyro,简称DGCMG)内外框架间的耦合力矩和航天器快速机动带来的牵连力矩引起框架角速率波动问题,建立了动基座下DGCMG框架伺服系统的动力学模型,提出了一种基于扩张状态观测器(extended state observer,简称ESO)的扰动力矩估计方法。对耦合力矩、牵连力矩等扰动力矩进行估计并采用力矩前馈的方式进行补偿,从而抑制扰动力矩对框架伺服系统控制精度的影响。仿真及实验结果表明,该控制方法能有效抑制由于扰动力矩引起的框架速率波动,提高了框架的速率输出精度。

基于伪随机辨识的光纤陀螺前向增益估计

前向增益(FPG)是影响光纤陀螺检测信噪比和死区非线性效应的重要参数。从光纤陀螺物理模型出发推导FPG表达式,分析了FPG中各物理环节在空间环境下的性能变化及其对FPG的影响。在数字闭环光纤陀螺相干检测的基础上提出采用伪随机相关辨识法对FPG进行在线估计的方法,通过在反馈阶梯波上叠加伪随机扰动作为辨识的输入信号,在数字信号处理器内进行相关解调的同时进行伪随机相关辨识,实时提取出FPG的值。对陀螺正常工作时的被调制信号、方波解调信号、伪随机扰动辨识输入信号和伪随机解调信号的相关性进行了仿真计算,结果表明伪随机扰动辨识法能够在不影响陀螺的正常工作的情况下实现FPG的实时在线估计。介绍了伪随机扰动辨识法在硬件中的实现方式,并在光纤陀螺SFS光源组件辐照试验中对FPG进行了实时估计,结果表明FPG的估计能够反映出SFS光源出纤功率的降低及陀螺随机游走系数的变化情况。

双程前向包层抽运宽带Er^(3+)/Yb^(3+)共掺超荧光光纤光源(英文)

为了研究基于双程前向结构的宽带Er3+/Yb3+共掺双包层光纤超荧光光源,采用976nm抽运,通过优化抽运功率,研究了采用不同长度光纤时光源的输出功率、平均波长和带宽。实验结果表明,采用60 cm长的Er3+/Yb3+共掺双包层光纤时,系统达到了最佳。同时获得了9.18mW的输出功率和34nm的带宽,平均波长稳定性约7.16×10-6/mW。当输出功率减少至3.78mW时,系统获得了80nm的最大带宽。

基于旋转软化的转子弯曲振动研究

利用有限元法,分别建立了梁及实体转子模型,研究弯曲振动特性。考虑转动惯性、陀螺力矩、应力刚化及旋转软化效应,导出了相应的动力学方程。开发程序计算了转子的正、反进动频率、临界转速等。计算表明:旋转软化效应显著影响了转子弯曲的反进动模态,应力刚化则进一步影响了正进动模态。不同弯曲振动模态受到的影响不同,具有非线性特性。与梁模型相比,采用实体模型计算转子的弯曲振动,仿真度高,便于准确求解,同时也拓宽了转子动力学分析范围。

船摇陀螺前馈的转换公式推导及船摇隔离效果分析

随着高频段(X频段乃至Ka频段)天线在航天测控中的不断应用,由于波束非常窄,对捕获跟踪低轨的高动态目标,这将是一个新的技术难点,而在远望号测量船上,加之船摇的影响,窄波束捕获跟踪问题将更加突出;如果船摇隔离度不够,会导致船摇残差过大而导致目标丢失,为了提高跟踪精度,一般采用中心机前馈或陀螺前馈进行速度补偿,等效于提高了系统的加速度误差常数(Ka值);与中心机前馈相比,陀螺前馈在测量精度、实时性方面存在优势,在船载雷达伺服系统中得到推广应用;文章主要讨论前馈陀螺的两种安装形式、转换公式以及在船载雷达伺服系统中的应用效果。

硅微陀螺信号处理方法——基于前向线性预测小波变换方法

为补偿漂移误差对硅微陀螺的测量精度造成的损失,针对漂移误差易受外部环境噪声影响的特点,提出了一种基于前向线性预测(FLP)的小波变换(WT)处理方法——DWT-FLP 算法,并通过硅微陀螺试验对其进行了验证。该方法利用快速小波变换算法进行信号的小波分解和小波重构,并将 FLP 方法用于小波分解系数的重构,比较显著地提高了重构信号的精度。对于4尺度的 db4小波变换,40阶 FLP 的滤波方法可以将硅微陀螺静态漂移的标准差提高4.8倍,动态测量过程信噪比可以提高6.5dB,并且该算法的实时性也可以满足实际工程的需要。

一种提高车载稳向系统稳向精度方法的研究

微机械石英音叉陀螺作为车载稳向系统中速度反馈元件,其输出噪声和随机漂移直接影响到了最终的稳向精度。针对此种问题,提出了对陀螺噪声采用自适应前向预测滤波的方法来进行消除,并根据光栅的角度值与初始稳向角度值的误差来设置一个递增或递减的变量引入到速度闭环系统中。通过实际测试证明,采用此方法可以将稳向精度提高到±7.2″之内,从而验证了方法的有效性。

磁悬浮力矩陀螺内外框架低速高精度控制技术研究

建立了双框架磁悬浮力矩陀螺(DGMSCMG)内外框架伺服系统耦合动力学模型,并针对未知扰动影响的非线性不确定系统,用基于扩张状态观测器(ESO)的扰动力矩估计器获取补偿力矩,在常规的比例积分微分(PID)控制器中通过前馈方式对内外框架进行前馈力矩补偿。仿真结果表明:干扰补偿控制能有效抑制航天器及框架对磁悬浮转子的耦合干扰,并提高了磁悬浮转子系统的稳定性。