ELM-AdaBoost模型在光纤陀螺温度误差补偿中的应用

针对光纤陀螺零偏与温度之间复杂的非线性关系,引入极限学习机(extreme learning machines,ELM)模型补偿光纤陀螺的零偏温度误差;针对单个ELM在预测准确性和稳定性不足及其对奇异样本敏感的问题,引入自适应增强算法(adaptive boosting,AdaBoost)建立ELM-AdaBoost预测模型改善光纤陀螺性能,分析光纤陀螺的温度误差机理及模型参数对预测精度的影响,给出ELM算法隐含层神经元个数及AdaBoost算法迭代次数的确定方法。仿真结果表明:基于ELM-AdaBoost预测模型的补偿效果优于多元线性回归模型和单个ELM神经网络模型,并具有良好的泛化性能和温度适用性,补偿后陀螺零偏均方根误差降低93%以上,显著改善了光纤陀螺零偏稳定性能。

船用雷达稳定跟踪转台控制系统设计

针对某船用雷达对目标精确跟踪控制的需求,设计一种纵横摇稳定平台和方位-俯仰跟踪转台的四轴闭环控制系统。系统通过高精度光纤组合惯导,获得船舶纵摇、横摇、航向姿态和转台经度、纬度、高度等信息,一方面控制驱动纵横摇稳定平台相对船舶做反相运动来克服船舶摇摆,实现安装在其上的方位-俯仰转台保持大地水平;另一方面通过网络接收跟踪目标的经度、纬度、高度等信息,解算出目标相对转台的方位和俯仰角,实现目标的两轴跟踪。经试验验证,系统在船舶摇摆状态下能够实现对动态目标的稳定、精确跟踪,各技术指标满足系统要求,对解决类似问题有一定的指导意义。

T型反馈网络在谐振式光纤陀螺频率锁定中的应用

谐振式光纤陀螺(R-FOG)的频率锁定是陀螺信号检测的关键技术,尤其在长时间的测试中,谐振频率的锁定稳定度决定了陀螺的输出性能。根据光纤环形谐振腔的传输理论,分析了其谐振特性及其一次谐波特性;搭建了R-FOG测试系统,采用正弦波相位调制解调技术实现谐振谱线一次谐波的输出;在分析由运算放大器构成的传统模拟比例积分(PI)电路的漂移误差源的基础上,给出了可以有效抑制漂移误差的T型反馈网络,应用到谐振式光纤陀螺的谐振频率锁定中,得到了较好的锁定效果,经Allan方差分析,谐振频率长时间(4000s)的锁定稳定度优于9×10-12。

光纤陀螺平台稳定回路设计与实验研究

为解决气浮、液浮陀螺平台系统通电使用寿命和参数稳定期短等突出问题,提出了利用使用寿命更长、参数稳定性更高的光纤陀螺取代气、液浮陀螺来构建平台稳定系统。利用基于闭环增益形成控制算法的方法设计了光纤陀螺平台稳定回路,并将设计好的校正网络编程,烧录到光纤陀螺的DSP输出控制芯片上。在构建好的光纤陀螺平台稳定系统上进行了稳定性、力矩刚度、带宽和漂移等项目的性能检测实验。实验结果显示稳定回路具备优良的动静态特性,说明该方法完全可以应用于稳定回路的设计。

机载光电跟踪系统模糊控制的优化设计与仿真

分析了机载光电跟踪系统的构成 ,并对机载光电跟踪系统的最主要组成部分——陀螺稳定平台框架系统设计了基于遗传算法的模糊控制器 ,通过遗传算法来优化模糊控制器的规则、参数以及量化因子和比例因子。并对系统进行了详细的仿真研究 ,仿真结果证明基于

稳定跟踪伺服控制系统高俯仰角稳定问题分析

高俯仰角条件下的稳定技术是防空火控系统稳定跟踪伺服控制系统的关键技术之一,通过对稳定跟踪伺服控制系统速度传感器的选择及配置、反馈量的选择及系统控制策略等方面进行分析和比较,提出了通过三陀螺配置分段控制的方法。对以上分析进行了计算,并模拟高俯仰角条件,在matlab/Simulink下进行了仿真,从仿真效果看同计算结果完全吻合,并得到了优秀的时域控制效果,为稳定跟踪伺服控制系统的设计提供技术参考。

光纤陀螺惯性平台数字稳定回路设计

为了延长某型导弹训练惯性平台的使用寿命,提出了组建光纤陀螺惯性平台稳定系统的设计方案。该新型惯性平台系统在原有平台机械结构的基础上,采用干涉式光纤陀螺代替原有的气浮单自由度陀螺仪作为惯性平台的敏感元件。重新建立了平台系统稳定回路的数学模型,并运用经典博德图方法设计了系统的校正网络,给出了基于DSP的数字校正网络的实现方法。Simulink仿真结果表明,该数字稳定回路具有较好的动态性能和稳态性能,能够满足系统的设计要求。经初步实验验证,该光纤陀螺惯性平台系统已实现功能要求。目前该方案已应用于某型导弹的平台改造研制中。

光纤陀螺标度因数与零偏测试及评价方法研究

为对舰船航姿测量系统应用背景下不同型号干涉型光纤陀螺(IFOG)的性能优劣做出准确评价,在[-35°/s,35°/s]角速度范围和100 Hz数据采样频率下,对两种型号的IFOG进行标度因数和零偏测试,并对其参数测试和性能评价方法进行研究。结果表明:在[-35°/s,35°/s]角速度范围内,B-215型IFOG的标度因数非线性度(剔除±20°/s奇异角速度点)优于KVH-13型,且两种IFOG在该范围内的标度因数非线性度均大于其在全量程范围内的标度因数非线性度;在100 Hz采样频率下,KVH-13型IFOG的零偏稳定性优于B-215型,且B-215型IFOG在该频率下的零偏稳定性优于其在2 000 Hz下的零偏稳定性。该测试方法可得出在特定测量范围和采样频率下IFOG的性能参数,有助于提高不同型号IFOG产品的可比性,为实际应用中IFOG的选型提供依据。

光纤陀螺时滞环节的实时补偿技术

光纤陀螺已广泛应用于光电跟瞄设备的稳定回路,但其内部信号处理和传输延迟所造成的时滞环节却对稳定回路可实现的带宽设置了约束条件。在比较了有限记忆滤波、卡尔曼滤波和最小二乘法三种补偿方法基础上,采用最小二乘法对光纤陀螺的测量输出进行预测用以补偿其时滞环节。针对光纤陀螺测量要求和时滞特性,分析了影响补偿精度的因素,试验了不同的最小二乘法拟合多项式次数的补偿结果。实验结果表明,采用5点4次外推2点的最小二乘法即能在200Hz的频率范围内,使光纤陀螺的时滞环节得到较好的补偿。

模糊控制在机载光电跟踪系统中的应用

简要介绍了模糊控制在机载光电跟踪系统控制器设计中的应用方法、模糊变量的选择及控制规则的设计等 。

光程倍增光纤陀螺偏振误差相关抵消的研究

利用光程倍增光纤陀螺的奇、偶时隙输出之间的相关性对陀螺零偏误差进行相关抵消处理。为了验证该方法的有效性,将光程倍增光纤陀螺置于室温,以100s滑动平均,其每秒输出的奇、偶零偏为-0.1°/h、0.08°/h,利用相关抵消的方法处理后,其零偏得以修正且零偏稳定性从0.008°/h提高至0.002°/h.该相关抵消的信号处理方法快速简便且有效,为光程倍增光纤陀螺的精度优化提供了新思路.

光纤陀螺在稳定平台伺服系统中的应用

光纤陀螺以响应快、精度高、稳定性好等优点,作为反馈器件广泛应用于各种高精度稳定平台伺服系统中。由于光纤陀螺对供电电源要求很高,设计了基于共模扼流圈的滤波器,消除由伺服系统控制器开关器件高频工作带来的高幅谐波。针对陀螺输出信号范围大的特点,对其进行适当的限幅处理以提高精度;针对远距离传输的要求,对信号采取电流传输的方法,以提高抗干扰能力。

光纤环内部温度场的分析和补偿

根据光纤陀螺在实际应用环境中温度的干扰,分析了光纤陀螺的内部热源,建立光纤环随温度变化的数学模型,设计和完成了光纤环在全温范围(-40℃^+60℃)的温度实验,分析光纤环的内外温差,确定补偿模型的系数,并对光纤陀螺在全温范围内的测试输出进行补偿。经验证,通过热设计和温度补偿有机结合的方式,光纤陀螺的零偏稳定性可以提高一倍,可以保证光纤陀螺长时间的稳定性和精度。

轻型舰载天线双轴稳定平台伺服控制器设计研究

双轴稳定平台可以隔离舰船摇摆对舰载天线通信质量的影响;在研究平台隔离舰船运动原理的基础上,提出了一种电机转矩环,陀螺速度环和平台位置环的三闭环伺服控制器;其中电机转矩环提高了电机输出转矩的线性度;陀螺速度环利用光纤陀螺仪作为速度反馈传感器来构成稳定平台系统在惯性空间速度闭环,采用Fuzzy+PID控制相结合的复合控制策略,有效隔离舰船运动对平台姿态的影响;配合由二维水平倾角仪作为位置传感器的平台位置闭环,构成双轴稳定平台伺服控制系统;系统联调测试结果表明,系统稳定精度在1°以内,满足设计指标和精度要求,且系统动、静态性能良好。

新型陀螺仪转子表面的测量及对陀螺性能的影响

提出了一种新的陀螺转子表面测量技术,它采用光强调制式的单光纤传感器作为测量元件.系统测试(0～100μm)结果显示:相应的灵敏度为2.5mV/μm,精度等级优于1%,重复性优于0.5%.设计了一种适用于陀螺转子表面测量的系统,其测量精度达到0.005μm.以直径38mm的实心陀螺转子球为例介绍了整个系统的组成及其工作过程,给出了两种转子表面图形绘制法(墨克脱投影法和三维表面重现法)和该陀螺转子的三维表面测量图;最后分析了图形的存在引起的转子表面不规则对陀螺性能的负影响,这些参数可以用来预测陀螺漂移性能.

车辆寻北车长镜的设计与实现

描述了一种车辆寻北车长镜的设计,采用2个光纤陀螺和2个加速度计,解决了惯性测量组件力学编排结构设计与寻北、瞄准线稳定共享陀螺信息的问题,设计系统控制流程和组合算法,在保障车长镜瞄准线稳定精度的同时,增加了车体方位平台非调平状态下任意位置的寻北功能,寻北方法是:车长镜方位固定四位置转动,每个位置点停止、延迟、数据采样、存储,四位置转动完毕后,对存储数据组合、滤波、解算,输出寻北结果。对方案设计、实现途径和解算推导方法作了详细论述,性能测试验证设计实现达到预期效果。

机载SAR天线稳定平台中的信号采集与处理

机载合成孔径雷达使用陀螺稳定平台使天线在惯性空间保持稳定并跟踪地速方向.稳定平台需要对分别来自于惯导系统,光纤陀螺,光电码盘的指令角、实际角速度、实际角位置信号进行采样.介绍了基于DSP的陀螺稳定平台控制器对上述三组数据进行采样的硬件实现方法.由于测量信号中通常包含有随机噪声,根据三种信号的特点及系统要求分别设计了数字滤波器,对采集到的信号进行滤波处理,使其可作为平台控制器输入的数据.文中所介绍的信号采集与处理办法应用于某机载SAR天线稳定平台中,平台在二维飞行模拟转台上能够完成稳定和跟踪的任务.

基于DSP的星载光纤陀螺数据采集电路设计

陀螺及陀螺信息采集系统是航天器的重要部件,光纤陀螺是一种新型的陀螺.介绍了光纤陀螺的基本工作原理———Sagnac效应;设计了陀螺的信息采集系统硬件和软件,采用DSP芯片进行数据采集和处理,速度快、精度高,满足了实时性的要求;介绍了光纤陀螺组合的基于TI公司的DSP产品TMS320VC5402芯片数据采集和温度采集电路的实现技术;根据应用的环境不同,给出了电路的可靠性设计.本设计可灵活扩展应用于其它惯性产品的嵌入式系统的设计之中.

某型光电跟瞄平台跟踪回路的设计与实现

简要介绍了光电跟瞄平台的功能,分析了跟踪系统的构成,提出了一种对陀螺稳定平台跟踪回路的设计方法,并简要介绍了跟踪回路的软硬件实现及结果。

光纤陀螺稳定平台控制系统的设计与实现

针对重力测量中海空重力仪需要时刻保持稳定的垂直指向的问题,设计了一种双环比例、积分、微分(PID)控制方法来控制平台水平,隔离外界扰动;针对力矩电机设计中存在死区的特性,提出了一种死区补偿函数,减小电机死区对控制精度的影响;针对双环PID参数难以整定的问题,设计了一种优化的差分进化(DE)算法,减小参数整定时的工作量。仿真和实测实验结果表明,基于双环PID控制和死区补偿的系统稳定性高,控制精度优于30″;改进DE算法的参数整定性能优于遗传(GA)算法和粒子群(PSO)算法,且计算量小。