环形激光陀螺频率稳定性的研究

对直腔式和环形谐振腔的稳频原理进行了理论上的探讨，并给出了环形激光陀螺的稳频精度分析。根据环形激光器研制过程中的需要，提出了一种基于单片机系统的实用稳频方案，并对该系统的电路时序工作过程进行了分析，作者还将该方案与 Ｈ． Ｊ． Ｍｕｒｐｈｙ 提出的数字式稳频系统在性能上进行了比较。

激光陀螺数字直流稳频系统设计

从激光陀螺稳频原理出发,分析了交流稳频和直流稳频的异同。设计实现了激光陀螺数字直流稳频系统,分析了控制系统的稳定性和误差并做了数字算法实现。最后试验验证了该系统的稳频性能,得到了优于交流稳频的效果。

二频机抖激光陀螺抖动频率与温度关系的研究

针对激光陀螺的零偏受温度影响较大,为提高陀螺精度,研究了二频机抖激光陀螺抖动频率与温度之间的关系。通过大量的重复性高低温实验,证明了抖动频率与温度的线性关系,并得到了拟合直线表达式。结果表明,抖动频率与温度具有较好的线性关系,抖动频率可作为温度测量的计量,而且具有较好的重复性。由于测量抖动频率的精度较高,故由抖动频率测量温度具有很高的分辨率。同时用抖动频率对陀螺的零偏进行补偿,提高了陀螺的精度。

机抖温度特性对激光陀螺零偏稳定性的影响

机抖机构是一个工作于谐振状态的精密机电元件,当环境温度发生变化时,机抖的抖动偏频量将发生变化,这将引起角度随机游走误差的变化,并导致激光陀螺的零偏稳定性变差。本文推导了机械抖动激光陀螺的抖动速率与激光陀螺输出误差的关系表达式,提出了均方意义下的等抖动速率控制保持激光陀螺零偏稳定性的方法,并且通过实验具体研究了电磁式机械抖动装置的温度特性及其对激光陀螺零偏稳定性的影响。仿真实验与实测数据结果表明:在全温度范围内保持机抖机构抖动速率的一致性能有效地提高激光陀螺的零偏稳定性。

激光陀螺光强扫模曲线模高的影响因素与改善途径分析

激光陀螺光强扫模曲线是陀螺稳频的依据,也是激光陀螺环形激光器振荡特性的基本表征,同时也是陀螺性能好坏的重要标志之一。通过引入新的参量——模高,描述光强扫模曲线的其他特征。光强扫模曲线模高是在腔长变化一个0.6328μm条件下对应光强的最大变化量,是反映光强扫模曲线尖锐度的特征量,该特征量与陀螺稳频精度、稳频响应时间等物理量直接相关,模高越大,则对应的稳频精度就越高,稳频响应时间越短。通过对激光陀螺扫模过程中模高产生的物理机理进行理论分析,确定出了影响模高的主要因素。通过理论分析、数值仿真得出:采取增大球面镜曲率半径、增大腔长、降低损耗、增大增益等措施,可使激光陀螺光强扫模曲线的模高增大3倍以上,这对于提升稳频精度、缩短稳频响应时间、降低陀螺比例因子非线性度误差、提高激光陀螺快速稳定性等具有重要的指导意义和工程实用价值。

四频差动激光陀螺小抖动稳频工作模式判别技术研究

为避免传统光强差稳频方式的缺陷,提出了四频差动激光陀螺小抖动稳频方法。从四频陀螺工作原理出发,分析了小抖动稳频的可行性,其中工作模式判别问题是技术难点。提出三种解决方法:改变左右旋模频率间隔、光强差稳频方式的扫模电路结合、根据陀螺零漂数据来判别,为进一步研究提供了参考。

FUZZY-PID在激光陀螺稳频控制中的应用研究

在分析环形激光陀螺光强控制系统原理的基础上 ,针对自行研制的激光陀螺 ( RLG)计算机稳频控制系统的情况 ,研究了 FUZZY- PID与常规 PID控制算法 ;介绍了一种应用模糊推理功能实现 PID参数自整定的控制器 ,它是在常规 PID调节器的基础上 ,采用模糊推理思想 ,根据不同的 E和 EC,对 PID参数 KP、KI、KD 进行在线自整定的模糊控制器。仿真结果表明 :系统的动、静态性能都符合指标 ,该算法是实现激光光强控制进而完成激光频率控制较理想的控制算法。

机械抖动对机抖激光陀螺稳频装置的影响

分析了机抖激光陀螺中偏频系统通过机械抖动对稳频装置施加作用力的影响。此力主要通过沿抖动切线方向调制卡盘组件,并改变环形腔腔长,引起激光频率相对变化达10-7量级。实验表明,激光功率调制量随着卡盘组件质量增大和偏频量增加而增加,从而影响零偏稳定性。提高卡盘在抖动切线方向的刚度,减少其质量或采用丝杆与槽片点接触等技术措施,能减少机械抖动对稳频装置的影响,另外,对机抖陀螺应选择合适的偏频量。

机械抖动激光陀螺抖动参数扫描仪的研制

根据机械抖动激光陀螺中抖动机构的传递函数,给出了抖动机构谐振频率、品质因数的测试方法;完成了抖动参数扫描仪的硬件和软件设计;通过对几个不同型号的机械抖动激光陀螺的扫描实验,验证了抖动参数扫描仪的功能。

输出片应力作用对环形激光器非共面控制的影响研究

本文建立了环形激光器输出光椭圆度的数学模型,计算分析了输出片的应力作用对顺时针和逆时针方向输出光椭圆度的非对称影响。搭建了环形激光器双光路稳频系统,测量了顺时针和逆时针方向的输出光椭圆度。从理论和实验上证明了在输出片应力作用的影响下,通过测量顺时针和逆时针方向的输出光椭圆度进行调腔的方法不能实现环形激光器的非共面控制。

四频差动激光陀螺小抖动稳频初步研究

为避免传统光强差稳频方式的缺陷,提出了四频差动激光陀螺小抖动稳频方法。从四频陀螺工作原理出发,分析了小抖动稳频的特性和难点,如鉴频灵敏度较低、陀螺参量不当时工作点有严重偏移、工作模式不易判别、陀螺零漂受稳频精度影响大。针对每一难点提出了解决办法,特别是极低噪声电路的设计技术是提高四频陀螺小抖动稳频精度的关键。提出的解决方案为进一步实验研究提供了理论指导。

机抖激光陀螺抖频匹配技术的优化

在机抖激光陀螺(DRLG)捷联惯导系统(SINS)中,陀螺的抖动偏频会引起伪圆锥运动。分析了伪圆锥运动对捷联惯导系统旋转矢量计算的影响,并推导了其表达式。通过数值计算,分析了影响伪圆锥误差的因素,提出了机抖激光陀螺抖动频差的匹配原则,以实现伪圆锥误差最小化。基于该匹配原则,面向工程实际问题提出了一种机抖激光陀螺抖频调谐技术。仿真分析和实验结果表明,选用一种主体抖动轮并按需选配调节构件,该技术可满足系统对陀螺抖动频差的匹配要求,同时不会对陀螺整体外形尺寸和抗振性能造成任何影响。与传统方案相比,进一步提升了机抖激光陀螺,尤其是小型化机抖激光陀螺的工程化水平,降低了生产成本。