F?PID復合控制器在閉環光纖陀螺儀中的應用

摘 要： 陀螺儀是慣性系統的核心部件，目前數字干涉式光纖陀螺（IFOG）以其寬帶寬，響應速度快的優點成為首選。IFOG可以看作一個數字控制系統，因此，其動態性能受控制系統設計的影響。現根據此類陀螺的工作原理，推導出系統離散傳遞函數。將模糊控制器與PID控制器相結合，設計一種新型的F?PID復合控制器取代傳統的PID控制器。仿真結果顯示，采用F?PID控制器的光纖陀螺系統可以有效地縮短調節時間，減小超調量，并且具有強的抗干擾能力。

關鍵詞： IFOG； 數學模型； F?PID； 抗干擾

中圖分類號： TN911.7?34； U666.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）13?0160?04

Application of F?PID composite controller in closed?loop fiber optic gyroscope

SUN Liang， YU Zhen?hong， CHEN Hao， XIE Feng?feng

（College of Internet of Things Engineering， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract： The gyroscope is the core component of inertia system. The interference fibe optic gyroscope （IFOG） has become a fist choice in the area because of its advantages of wide bandwidth and fast response. IFOG can be regarded as a digital control system. Therefore， its dynamic performance is impacted by the design of control system. The discrete transfer function of the control system was deduced according to the working principle of this gyroscope. In combination with Fuzzy controller and PID controller， a new type of F?PID compound controller was designed to replace the traditional PID controller. The simulation results show that the fibe optic gyroscope system with F?PID controller can effectively shorten the adjustment time， decrease the overshoot， and has also a strong anti?interference ability.

Keywords： IFOG； mathematical model； F?PID； anti?interference

0 引 言

隨著對陀螺儀尤其是慣導級對精度要求的不斷提高，光纖陀螺儀應運而生，并且以其輕小型、低功耗、長壽命、高可靠性、無自鎖，可批量化生產等多方面的優勢，受到世界許多國家的大學、科研機構尤其是軍方的重視，并取得了很大的進步。目前，國外中低精度的光纖陀螺已經廣泛應用于航空、航天、航海、武器系統和其他工業領域中，目前世界上光纖陀螺的最高精度已可達到0.000 23 （°）/h。

光纖陀螺是基于閉合光路中的Sagnac效應，因此光纖陀螺的帶寬遠大于傳統陀螺。在數字閉環光纖陀螺中光路響應速度很快，系統帶寬主要由檢測電路決定。選擇合適的數字控制器，可以改善光纖陀螺的動態性能[1?2]。

1 干涉型數字閉環光纖陀螺的模型

1.1 IFOG基本機構

IFOG的系統由光路和檢測電路兩部分組成，光路部分有光纖光源、耦合器、Y波導和光纖環等光學器件，其中Y波導的核心……