一種抑制陀螺儀漂移的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及機械控制技術領域，尤其涉及一種抑制陀螺儀漂移的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]陀螺穩定平臺是通過陀螺儀感應載體的速度擾動，使控制器不斷地調整被穩對象保持慣性空間穩定的裝置。提高陀螺儀和慣導模塊等傳感器的精度對于提高慣性穩定平臺的穩定精度十分重要，但是對陀螺精度要求越高成本也會相應增加，如何在不增加陀螺成本的前提下，通過算法補償陀螺隨機漂移從而抑制穩定平臺的隨機運動是當前研究的重點。
[0003]目前，一般糾正陀螺漂移的處理方法是對陀螺輸出數據進行處理，通過數據處理抑制穩定平臺的漂移，常用處理方法有陀螺濾波技術和陀螺數據校零技術。詳細介紹如下:
[0004]陀螺濾波技術:一般的處理方法是建立陀螺輸出隨機誤差模型，然后采用各種濾波技術進行補償，這些濾波技術包括粒子濾波及其改進算法、小波神經網絡濾波算法等。粒子濾波不受高斯分布條件的限制，不需要對非線性系統狀態做過多約束，適用于處理非線性漂移。但是，隨著迭代次數增加，粒子喪失多樣性，即出現粒子數匱乏，最終導致濾波效果不理想，也因此出現了一些改進的粒子濾波算法，但大多數都只是處于算法推導和模型仿真階段。小波神經網絡去噪法分為兩種:松散型和融合型。松散型是小波分析對神經網絡的輸入進行初步處理，使得輸入神經網絡的信息更易于神經網絡進行處理。融合型是小波和神經網絡直接融合，即小波元代替神經元，輸入層到隱含層的權值及隱含層閾值分別由小波函數的尺度和平移參數所代替。由于融合型小波神經網絡結合了小波變換良好的時頻局部化性質和人工神經網絡的自學習能力，因而具有較強的逼近和容錯能力。目前來說，此種濾波方法還處于理論研究階段，而且相對于其他的濾波方法，小波神經網絡濾波方法計算較復雜，工程實現難度較大。
[0005]陀螺數據校零技術:陀螺輸出數據的隨機漂移量包括量化噪聲、零偏、零偏不穩定、角速度隨機游走系數等，且受外部環境等多種不確定因素影響，具有隨機性、非線性和延時性，想要建立其精確模型具有很大難度。通過慣導模塊輸出的角度姿態數據判斷穩定平臺的漂移程度以及漂移方向，然后對陀螺輸出數據進行不斷糾正，直到慣導模塊輸出角度姿態數據不再變化為止，這種方法原理簡單，實現起來較為容易，但是由于陀螺數據的隨機游走受環境等不確定因素影響而不斷變化，所以只能在一定程度上抑制平臺漂移的程度，不能完全消除，且對陀螺輸出數據不斷糾正會導致穩定平臺穩定精度下降。
[0006]現有技術方法通過對陀螺數據濾波來抑制平臺漂移，數學模型復雜且計算量大，濾波后的陀螺數據有較大延時，導致控制系統實時性變差，系統穩定精度下降。針對上述問題，本發明通過加入慣性姿態角度位移環反饋從而對糾正陀螺漂移的算法結構進行了全方位優化，徹底擺脫了對陀螺輸出模型的依賴，降低了計算量，提高了控制系統的實時性。
[0007]但是，現有技術方法大多僅采用陀螺數據作為濾波算法的數據源，無法保證糾正陀螺漂移以及陀螺穩定平臺漂移的精確性。
【發明內容】
[0008]本發明實施例提供了一種抑制陀螺儀漂移的方法及裝置，用以解決現有技術中大多僅采用陀螺數據作為濾波算法的數據源，無法保證糾正陀螺漂移以及陀螺穩定平臺漂移的精確性的問題。
[0009]其具體的技術方案如下:
[0010]一種抑制陀螺儀漂移的方法，所述方法包括:
[0011 ]獲取陀螺儀輸出的擾動角速度，并根據所述擾動角速度得到位移偏移量，其中，所述擾動角速度為穩定平臺相對于慣性空間的擾動角速度；
[0012]獲取慣性導航模塊傳感器本控制周期輸出的第一絕對位移值以及下一控制周期輸出的第二絕對位移值，將所述第二絕對位移值與所述第一絕對位移值的差值作為位移絕對偏移量；
[0013]根據所述位移偏移量以及所述位移絕對偏移量，得到所述總位移偏移量；
[0014]根據所述總位移偏移量控制所述陀螺儀穩定平臺的方位電機以及俯仰電機，以使所述陀螺儀的總位移偏移量向趨近零的方向運動。
[0015]可選的，根據所述擾動角速度得到位移偏移量，包括:
[0016]將所述陀螺儀初始積分值設置為預定閾值；
[0017]將采集到的擾動角速度在本控制周期內進行積分，將積分結果作為所述位移偏移量。
[0018]可選的，獲取慣性導航模塊傳感器本周期輸出的第一絕對位移值以及下一周期輸出的第二絕對位移值，包括:
[0019]獲取慣性導航模塊傳感器在本控制周期輸出的第一方位角數據以及第一俯仰角數據，并將所述第一方位和俯仰角數據作為所述第一絕對位移值，其中，所述第一絕對位移值為平臺相對于慣性空間的絕對位移值；
[0020]獲取慣性導航模塊傳感器在下一控制周期輸出的第二方位和俯仰角數據，并將所述第二方位和俯仰角數據作為所述第二絕對位移值。
[0021]可選的，根據所述總位移偏移量控制所述陀螺儀的方位電機以及俯仰電機，具體為:
[0022]將所述總位移偏移量作為穩定位移環的輸入值，并采用比例積分微分PID控制算法控制陀螺儀的方位電機以及俯仰電機的轉動。
[0023]可選的，在根據所述總偏移量控制所述陀螺儀的方位電機以及俯仰電機之后，所述還方法包括:
[0024]檢測本控制周期未補償的位移偏移量；
[0025]將本控制周期未補償的位移偏移量累計到下一控制周期的總位移偏移量上。
[0026]一種抑制陀螺儀漂移的裝置，包括:
[0027]獲取模塊，用于獲取陀螺儀輸出的擾動角速度，并根據所述擾動角速度得到位移偏移量，獲取慣性導航模塊傳感器本控制周期輸出的第一絕對位移值以及下一控制周期輸出的第二絕對位移值，將所述第二絕對位移值與所述第一絕對位移值的差值作為位移絕對偏移量，其中，所述擾動角速度為穩定平臺相對于慣性空間的擾動角速度；
[0028]處理模塊，用于根據所述位移偏移量以及所述位移絕對偏移量，得到所述總位移偏移量;根據所述總位移偏移量控制所述陀螺儀的方位電機以及俯仰電機，以使所述陀螺儀穩定平臺的總位移偏移量向趨近零的方向運動。
[0029]可選的，所述處理模塊，具體用于將所述陀螺儀初始積分值設置為預定閾值;將采集到的擾動角速度在本控制周期內進行積分，將積分結果作為所述位移偏移量。
[0030]可選的，所述獲取模塊，具體用于獲取慣性導航模塊傳感器在本控制周期輸出的第一方位角數據以及第一俯仰角數據，并將所述第一方位和俯仰角數據作為所述第一絕對位移值，獲取慣性導航模塊傳感器在下一控制周期輸出的第二方位和俯仰角數據，并將所述第二方位和俯仰角數據作為所述第二絕對位移值。
[0031]可選的，所述處理模塊，具體用于將所述總位移偏移量作為穩定位移環的輸入值，并采用比例積分微分PID控制算法控制陀螺儀穩定平臺的方位電機以及俯仰電機的轉動。
[0032]可選的，所述處理模塊，還用于檢測本控制周期未補償的位移偏移量;將本控制周期未補償的位移偏移量累計到下一控制周期的總位移偏移量上。
[0033]本發明實施例中提供了一種陀螺儀漂移控制方法，采用了新的穩定控制算法結構，在現有位移環以及速度環控制方法的基礎上，引入了穩定平臺慣性姿態角位移環反饋，擺脫了對陀螺輸出模型的依賴，降低了計算量，提高了控制系統實時性。并且將穩定位移環和穩定平臺慣性姿態角度相融合，將穩定位移環無法彌補的由于陀螺漂移產生的位移量映射于穩定平臺慣性姿態角位移環，不僅可以補償外界擾動引起的誤差，還能對由于陀螺漂移引起的平臺漂移量進行補償，最終實現無漂移的控制目的。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發明實施例中一種抑制陀螺儀漂移的方法的流程圖；
[0035]圖2為本發明實施例中抑制漂移控制算法的結構示意圖；
[0036]圖3為本發明實施例中陀螺儀運動模擬示意圖；
[0037]圖4為本發明實施例中一種抑制陀螺儀漂移的裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0038]本發明實施例中提供了一種抑制陀螺儀漂移的方法，該方法包括:獲取陀螺儀輸出的擾動角速度，并根據所述擾動角速度得到位移偏移量，獲取慣性導航模塊傳感器本周期輸出的第一絕對位移值以及下一周期輸出的第二絕對位移值，將所述第二位移值與所述第一位移值的差值作為位移絕對偏移量;根據所述位移偏移量以及所述位移絕對偏移量，得到所述總偏移量;根據所述總偏移量控制所述陀螺儀的方位電機以及俯仰電機，以使所述陀螺儀的總偏移量向趨近零的方向運動。
[0039]在本發明實施例中通過對慣性姿態位移的計算，與陀螺儀數據進行融合處理，對漂移位移量進行糾正，實現無漂移的目的，提升了穩定系統的實時性以及糾正陀螺儀漂移的準確性。
[0040]下面通過附圖以及具體實施例對本發明技術方案做詳細的說明，應當理解，本發明實施例以及實施例中的具體技術特征只是對本發明技術方案的說明，而不是限定，在不沖突的情況下，本發明實施例以及實施例中的具體技術特征可以相互組合。
[0041]如圖1所示為本發明實施例中一種抑制陀螺儀漂移的方法的流程圖，該方法包括:
[0042]S101，獲取陀螺儀輸出的擾動角速度，并根據所述擾動角速度得到位移偏移量；
[0043]S102，獲取慣性導航模塊傳感器本周期輸出的第一絕對位移值以及下一周期輸出的第二絕對位移值，將所述第二位移值與所述第一位移值的差值作為位移絕對偏移量；
[0044]S103，根據所述位移偏移量以及所述位移絕對偏移量，得到所述總偏移量；
[0045]S104，根據所述總偏移量控制所述陀螺儀穩定平臺的方位電機以及俯仰電機，以使所述陀螺儀的總偏移量向趨近零的方向運動。
[0046]具體來講，在本發明實施例中，采用了穩定位移環和穩定平臺慣性姿態角相結合的穩定控制方法，與現有位移環以及速度環控制方法有結構上的不同，引入了穩定平臺慣性姿態角位移環反饋，擺脫了對陀螺隨機誤差