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光纤陀螺温度漂移建模与补偿

作 者: 张艳霞
导 师: 邓正隆
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 光纤陀螺 温度漂移 相关性分析 模型辨识 最小二乘
分类号: V241.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要


光纤陀螺(FOG)是一种新型的角速率传感器,具有启动速度快、动态范围宽、体积小、重量轻等优点,自问世以来在越来越多的场合中应用。随着研究的不断深入,对光纤陀螺的精度要求也随之提高。但是光纤陀螺的核心部件对温度较为敏感,温度已成为光纤陀螺迈向工程化所面临的难题之一。本论文通过建立光纤陀螺的漂移多项式来补偿温度漂移。文中通过实测中等精度陀螺数据,研究了影响陀螺漂移的各温度因素,对绝对温度,温度梯度和温度变化率,进行了定性、定量分析,突出了温度变化率和温度二次变化率对陀螺漂移的重要影响,进而推导出通用的温度漂移模型。该模型具有统一的模型结构,基于分段补偿思想,运用温度变化率和温度二次变化率作为分段的依据,把陀螺的输出分为几个阶段,分别利用最小二乘法辨识出模型系数。陀螺的试验温度范围在-40℃~+60℃之间。最后用得到的模型补偿新测数据,补偿后陀螺的精度可达到0.1°/h,提高了50%,验证了模型的可行性和有效性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 课题来源及其研究的目的和意义  8-9
  1.2 光纤陀螺的国内外动态和发展趋势  9-11
    1.2.1 国外研究现状  9-11
    1.2.2 国内发展概况  11
  1.3 论文主要内容  11-13
第2章 光纤陀螺的工作原理及温度误差特性  13-24
  2.1 引言  13
  2.2 光纤陀螺原理  13-15
  2.3 影响光纤陀螺仪精度的主要因素  15-17
  2.4 各个光学器件的温度特性  17-21
    2.4.1 光源  17-18
    2.4.2 光纤环  18-20
    2.4.3 相位调制器的温度效应  20
    2.4.4 光电探测器受温度的影响  20-21
  2.5 光纤陀螺温度漂移的抑制方法  21-22
  2.6 本章小结  22-24
第3章 光纤陀螺温度试验与数据相关性分析  24-42
  3.1 引言  24
  3.2 光纤陀螺温度试验内容及方法  24-25
  3.3 光纤陀螺温度试验  25-30
    3.3.1 水泥台上的室温试验  25-26
    3.3.2 温箱中的恒定温度点试验  26-29
    3.3.3 变温试验  29-30
  3.4 相关性分析  30-31
  3.5 恒温情况下温度因素与陀螺输出相关性分析  31-38
    3.5.1 启动阶段温度因素相关性分析  31-35
    3.5.2 热平衡阶段温度因素相关性分析  35-38
  3.6 变温环境下温度因素相关性分析  38-41
  3.7 本章小结  41-42
第4章 恒温数据建模及补偿  42-49
  4.1 引言  42
  4.2 光纤陀螺建模分析  42-43
  4.3 光纤陀螺模型系数辨识  43-44
  4.4 恒温数据多项式建模  44-48
  4.5 恒温建模补偿结果统计分析  48
  4.6 本章小结  48-49
第5章 变温数据建模及补偿  49-59
  5.1 变温模型  49-52
    5.1.1 保温阶段  49-50
    5.1.2 升温阶段  50-51
    5.1.3 降温阶段  51-52
  5.2 变温模型补偿  52
  5.3 模型验证  52-58
  5.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-63
附录  63-66
致谢  66

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 航空仪表、航空设备 > 陀螺仪表
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