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动力调谐陀螺仪是用于制导、导航与定位的惯性导航级精密陀螺仪,广泛应用在导弹、飞机、舰艇、坦克、火炮等作战平台上。近年来随着各种装备的发展,对其精度、体积、可靠性与环境适应性的要求越来越高,动力调谐陀螺仪的全数字化将成为技术发展的必然趋势。 本文首先介绍了动力调谐陀螺仪的国内外发展概况和研究现状,在此基础上针对我厂生产的动力调谐陀螺仪模拟式伺服控制器中存在的问题,提出了对现有产品中的伺服控制器进行数字化研制,以提高动力调谐陀螺仪的精度、稳定性和可靠性。 本文以陀螺动力学原理和运动学分析原理为理论工具,以实现控制系统数字化设计为目的,通过动力调谐陀螺的各坐标系的建立,确定了陀螺仪输入角、输出角和漂移角在各坐标系下的矢量转换关系;对转子坐标系和壳体坐标系间的运动学关系开展了详细分析,推导了动力调谐陀螺开环传递函数模型和力伺服控制回路的校正控制模型。 采用SVPWM变频驱动技术、串联稳压技术和数字信号处理技术,设计并实现了数字化动力调谐陀螺仪三相陀螺马达电源系统和力矩传感器激磁电源系统。上述两个电源系统均以TMS320LF2407数字信号处理芯片为核心,分别使三相交流马达电源和单相激磁电源达到了稳压、稳幅、频率可调的高精度指标。 设计并实现了以TMS320F2812数字信号处理芯片为核心的数字式力伺服控制器,在重新改进原产品的陀螺信号调理、滤波、A/D和D/A转换、功率放大等电路的同时,采用了新的温度补偿方法,达到了技术指标要求。 利用专用检测仪器和设备,对动力调谐陀螺仪进行了静态和动态特性参数的测试。通过对检测得到的标度因数、线性度、一次稳定漂移率、阻尼比等数据分析,证明所研制的动力调谐陀螺仪伺服控制器达到了设计指标。