计算机测量与控制.2007.15(10)军事测控技术ComputerMeasurement&Control·1353·文章编号:1671-4598(2007)10-1353-03中图分类号:V249.3;U666.12文献标识码:A寻北仪系统的挠性陀螺伺服电路设计徐健,王德君(大连理工大学电信学院,辽宁大连116024)摘要:分析了挠性陀螺及其寻北原理,针对使用挠性陀螺作为敏感器件的寻北仪系统,提出了一种结构简单的陀螺伺服电路;对应给出的伺服电路原理图,分析了各个组成模块的功能;同时根据系统精度的要求及测试中发现的实际问题,通过采用补偿系统零位、选择合适采样电阻、增加延时电路等方法,可以实现减少放大器零偏对测量信号的干扰、较好地解决寻北精度与陀螺进动角速度之间的矛盾、提高系统的可靠性和稳定性等目的;实验证明在样机上改善效果显著。关键词:挠性陀螺;寻北仪;伺服电路DesignofFlexibleGyroscopeServoCircuitForNorth-seekingSystemXuJian,WangDeJun(SchoolofInformation,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)Abstract:Theprincipleofaflexiblegyroscopeanditsnorth-seekingtheoryareintroduced.Andthenthispaperproposesasimple-structuredservocircuitfornorth-seekingsystemwhichusesflexiblegyroscopeasitssensingdeviceandanalysesthefunctionofthecompo2nents.Theservocircuitprinciplepictureisshown.Thisservocircuitadoptsappropriatesamplingresistanceandcompensatingsystemneu2tralpositiontoimprovethenorth-seekingprecisionandincreasethegyroscopeprecessionangularvelocityaswellastoreducethesignaldis2turb,whichareallrequiredinpractice.Experimentsprovethatitmakesmarkedprogressonpreproductionmodel.Keywords:flexiblegyroscope;north-seeker;servocircuit[2]0引言向,即力图保持其自转轴相对惯性空间方位稳定。转子相当于一个自由转子,如果基座有偏转,所形成的角动量H和驱陀螺寻北仪是一种精密惯性测量仪器,通常用于为火炮、地地导弹和地面雷达等机动武器系统提供方位参考。该设备仅动轴之间的夹角可分别通过装在两个正交进动轴上的角度传感器来测量。根据所得角度对陀螺转子施加力矩,产生修正和补适用于在静态工况条件下全天候正常工作,除受高纬度限制之偿效应,并间接用以测量陀螺仪的输入角速度[3]。对转子施加外,它的寻北测量不受天气、昼夜时间、地磁场和场地通视条控制力矩,是通过在正交的进动轴上所装的力矩器来实现。件的影响,无需外部信息输入,是利用陀螺原理测定地球自转角速率在当地水平面投影方向(即真北方位)的一种惯性测量系统。所使用的陀螺可为挠性陀螺、光纤陀螺等。对于利用两自由度挠性陀螺仪敏感地球自转角速度水平分量,通过精确的伺服跟踪和线性阻尼控制,完成真北方位的快速自动测量,除受陀螺自身性能参数的影响外,陀螺伺服电路的性能直接关系到寻北仪的寻北精度。因此,针对挠性陀螺寻北仪有必要设计电路结构较简单,性能稳定,同时精度较高的陀螺伺服电路。图1挠性陀螺示意图1挠性陀螺简介2寻北原理挠性陀螺仪是指采用“挠性支承”方式将高速旋转的陀螺在地球表面的任意一点,可以将地球自转角速度量ωe分转子支承起来的一种陀螺仪[1]。这种无摩擦的弹性支承,最简解为沿地球经线指向真北的ωecos<水平分量和沿地球垂线指单的结构是如图1所示的细颈轴挠性接头,转子通过挠性接头向天顶方向的ωesin<垂直分量,如图2所示。与驱动轴相连,从而驱动电机带动驱动轴,经由挠性接头使转图中:子高速旋转,同时,由于该挠性接头在垂直于自转轴的方向上ω1=ωecos<(水平分量);很容易弯曲,因而,转子可获得绕垂直于自转轴方向上的两个ω2=ωesin<(垂直分量);正交