基于KPCA和数据处理组合方法神经网络的半球谐振陀螺温度建模补偿方法

针对半球谐振陀螺(HRG)的温度建模与补偿问题,提出基于核主成分分析(KPCA)和数据处理组合方法(GMDH)神经网络的建模补偿方法.通过分析HRG的温度特性和大数据特征,初步确定网络模型的特征向量.为了去除HRG输出数据的相关性和冗余性,引入KPCA并降低特征向量维度.将特征向量代入GMDH神经网络训练,区分训练集和验证集以确定网络权值和网络结构,实现HRG温度漂移的建模与补偿.实验结果表明,单一样本预测时,所提方法预测效果明显好于传统多项式模型;多样本预测时,在4种不同训练样本下,所提方法相比传统多项式模型精度分别提升了48.5%、54.0%、56.3%、68.4%,相比GMDH模型分别提升了3.6%、5.1%、3.8%、8.8%.所提方法能够有效提高HRG在变温工况下的测量精度.

基于优化半球陀螺谐振子性能的工艺技术

半球谐振子是半球谐振陀螺的关键组成部件,而其性能参数是制造高精度半球谐振陀螺的关键,针对谐振子加工后表面的复杂结构、多种缺陷层和球壳质量不平衡,讨论化学处理工艺和离子束调平技术对谐振子主要性能参数品质因数和频差的优化。实验结果表明该工艺技术效果显著。

力平衡模式下半球谐振陀螺数字控制回路设计

由于半球谐振陀螺(HRG)特殊的工作原理、制作工艺及装配误差对陀螺精度和性能的影响,需控制电路对其进行修正和补偿,现有半球谐振陀螺控制电路对陀螺的精度提高有限,仅达0.07(°)/h。该文主要阐述了半球谐振陀螺在力平衡模式下的工作原理,对半球谐振陀螺的误差进行了分析,介绍了比例、积分、微分(PID)控制算法,并对所设计的数字控制回路进行分析。试验结果表明,采用该数字控制回路设计方案能有效改善半球谐振陀螺性能,与已有控制电路比,陀螺精度可达0.005(°)/h,更好地满足了其应用于航空领域的精度要求。

力反馈模式半球谐振陀螺仪的正交控制

介绍了半球谐振陀螺仪在力反馈工作模式下的普通控制与正交控制的概念,推导了半球谐振子唇沿振动和波腹方位角表达式,建立了谐振子存在密度不均匀缺陷时谐振子的动力学方程,由此得到了谐振子振动位移的状态方程,进而通过解微分方程求出了状态方程的精确解析解。然后给出了普通控制方法和正交控制方法的主激励电压与辅助激励电压比值的表达式,由此可精确估计陀螺的输入角速率。对这两种控制方法的解算角速率误差进行了比较与仿真分析,分析表明正交控制方法可有效抑制半球谐振子工艺缺陷带来的误差。最后给出了两种工作模式下为保证半球谐振陀螺角速率估计精度所要求的密度四次谐波的允差。

半球谐振陀螺一种测角速率的方法

本文介绍了基于英国科学家G.H.Bryan的理论而工作的新型半球谐振陀螺仪(HRG)的工作原理。描述了半球谐振陀螺的测角过程。当陀螺壳体绕中心轴旋转时,由于哥氏效应(coriolis effect),谐振子振型相对壳体产生进动,通过控制双点激励力的幅值比,可实现振型对壳体转动角的跟踪,从而形成一种半球谐振陀螺检测角速率的方法。

基于UPF的半球谐振陀螺平台自对准技术研究

针对静基座条件下大方位失调角时,平台自对准回路存在严重非线性的问题,设计了一种基于无迹粒子滤波技术的半球谐振陀螺平台自对准方案,并进行了数值仿真和转台试验验证。结果表明,此方法可缩短对准时间,具有算法简单,实用性强,对准精度高等特点,为半球谐振陀螺在平台中的应用进行了探索。

检测误差对半球谐振陀螺进动因子的影响分析

全角(WA)模式的半球谐振陀螺(HRG)进动因子只与球壳谐振子的物理尺寸有关,但由于读出电极非正交耦合及间隙失配、检测电路增益误差等检测误差,导致进动因子的周向一致性退化。该文首先对理想半球谐振陀螺的进动因子进行了理论推导,然后针对检测误差对进动因子的影响进行了分析,结合具体的全角模式控制电路与算法,提出了检测误差的校正方法,最后通过实验验证了该校正方法的有效性。实验结果表明,进动因子的周向一致性提升了2个数量级。

力反馈模式半球谐振陀螺幅度控制方法优化

半球谐振陀螺(HRG)幅度控制环路用于陀螺的振动激发和振动幅度维持,工作于力反馈模式的半球谐振陀螺,其标度因数与陀螺振动幅度成正比。该文对半球陀螺力反馈模式工作原理进行了理论推导,然后分析了传统幅度控制方式受外界温度变化、电子元器件老化等原因影响,将会导致半球陀螺标度因数发生变化,最后提出了半球陀螺幅度控制的优化方法,在实现相同标度因数稳定性的的情况下,大幅降低电路实现难度。

半球谐振陀螺静电驱动建模与分析

该文构建了半球谐振陀螺(HRG)谐振子的静电驱动模型,对半球谐振子的1/2倍、1倍、2倍和更高阶频率电压信号的静电驱动力进行了理论推导分析。结果表明,该文得到的半球谐振子仅对其1/2倍、1倍及2倍谐振频率敏感,对其他频率信号不敏感。并推导出施加不同方式驱动电压信号力的大小,为半球谐振陀螺的驱动和闭环电路设计提供了依据。

半球陀螺封装激光焊“错边”现象探析

半球陀螺激光封焊的主要缺陷是匙孔处凝固裂纹。为解决焊缝气密性难题,在运用激光焊接“小孔效应”原理对焊接过程进行理论分析及相关试验验证的基础上,探讨了焊接接头“错边”结构对防止热裂纹的机理,并据此提出了新的焊接结构。研究结果表明,新结构焊缝裂纹受到抑制,气密性得到了显著提高。

BP神经网络在半球谐振陀螺仪零偏温度补偿中的应用

半球谐振陀螺仪(HRG)的核心部件(半球谐振子)容易受到温度变化的影响,从而导致陀螺仪输出产生漂移,很大程度上限制了半球谐振陀螺仪精度的提升,因此需要对陀螺仪零偏进行补偿。首先结合半球谐振陀螺仪的工作原理对其零偏漂移产生的机理进行分析,利用最小二乘法和反向传播(BP)神经网络建立了半球谐振陀螺仪零偏漂移模型,同时利用建立的模型进行了零偏补偿,补偿效果显著。实验结果表明:补偿后零偏稳定性相较于补偿前和最小二乘法分别提高了80%和60%以上,BP神经网络有着比最小二乘法更优的非线性拟合能力。

一种改进PSO-ARMA半球谐振陀螺温度误差建模方法

为减小半球谐振陀螺(HRG)在温度效应下产生的漂移,建立了温度漂移补偿模型,对与温度有关的确定性漂移进行了补偿。提出了一种改进PSO-ARMA建模方法,对不确定性漂移进行了补偿。改进的PSO-ARMA建模方法将惯性权值递减策略引入到反向学习粒子群优化(PSO)算法中,提高算法跳出局部、快速收敛的能力,在建模时利用改进的PSO算法对ARMA参数寻优,以提高模型的精度。利用半球谐振陀螺升温实验数据进行了检验,经该模型补偿后,陀螺输出精度可达0.07°/h,且较传统ARMA建模方法精度提高了一倍。