基于部分解調(diào)提前反饋的光纖陀螺振動(dòng)誤差抑制技術(shù)

基于部分解調(diào)提前反饋的光纖陀螺振動(dòng)誤差抑制技術(shù)

潘雄，張春生，王熙辰，王夏霄

(北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院光電技術(shù)研究所，北京100191)

摘要：振動(dòng)環(huán)境下光纖陀螺性能的變化稱為振動(dòng)誤差，抑制或消除振動(dòng)誤差是光纖陀螺實(shí)用化的必然要求。分析了全數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺反饋延遲對(duì)閉環(huán)跟蹤性能的影響，揭示了振動(dòng)誤差的機(jī)理是振動(dòng)環(huán)境引入的擾動(dòng)不能得到較好的抑制，從而引入附加相移誤差。為了抑制附加相移誤差，在保證閉環(huán)穩(wěn)定的條件下，提出了部分解調(diào)提前反饋方法。理論和仿真分析了不同提前反饋比例下陀螺閉環(huán)的附加相移誤差，在振動(dòng)測(cè)試臺(tái)上實(shí)測(cè)了不同提前反饋比例時(shí)引入的附加相移及陀螺輸出，結(jié)果表明增加提前反饋比例時(shí)附加相移誤差減小，陀螺振動(dòng)誤差同步相應(yīng)減小。部分解調(diào)提前反饋方法適用于不同的調(diào)制方式，可在不修改結(jié)構(gòu)、光路等硬件設(shè)計(jì)的條件下提高光纖陀螺振動(dòng)環(huán)境適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：光纖陀螺；振動(dòng)；附加相移誤差；反饋通道延遲；穩(wěn)定性

中圖分類號(hào):V241.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

基金項(xiàng)目：國(guó)防基礎(chǔ)科研(2620133003)

收稿日期：2014-09-12修改稿收到日期：2015-01-20

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(51275175);汽車仿真與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(20130103)項(xiàng)目

收稿日期：2014-09-26修改稿收到日期：2015-03-26

Vibration error suppression technique for a fiber optic gyroscope based on partial demodulation and feedback in advance

PANXiong,ZHANGChun-sheng,WANGXi-chen,WANGXia-xiao(Research Institute of Opto-electronic Technology, School of Instrument Science and Opto-electronic Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100191, China)

Abstract:The performance of a fiber optic gyroscope (FOG) changes under vibration, it is called a vibration error, thus it is necessary to suppress the error for the usage of FOG. Here, the effects of the feedback delay existing in the fully digitalized closed-loop of a FOG on its closed-loop tracking performance were ananlyzed. The formation mechanism of vibration error was revealed, it was shown that the disturbances brought by vibration environment cannot be suppressed efficiently, so the additional phase errors are introduced. In order to suppress the errors, a method named partial demodulation and feedback in advance was proposed considering the stability of the closed-loop. The additional phase errors were analyzed with different proportions of feedback in advance theoretically and numerically, and the additional phases with different proportions of feedback in advance and the outputs of FOG were measured on a vibration testing table. The results showed that the vibration errors and the additional phase errors decrease simultaneously with increase in the proportion of feedback in advance; the method of partial demodulation and feedback in advance is suitable for different demodulations and it can improve the adaptability of FOG to vibration environment without modifying its hardware designs including structural design and light path design.

Key words:fiber optic gyroscope; vibration; additional phase error; feedback channel delay; stability

光纖陀螺是一種利用Sagnac效應(yīng)敏感載體角運(yùn)動(dòng)的傳感器，與機(jī)械陀螺相比，具有全固態(tài)、質(zhì)量輕、無(wú)機(jī)械磨損部件、動(dòng)態(tài)范圍大和精度高等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛運(yùn)用到軍事和民用工業(yè)[1]。

目前，各種精度的光纖陀螺已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，而光纖陀螺隨著器件的更新?lián)Q代，外部環(huán)境如振動(dòng)等成為其主要的誤差來(lái)源。理論上，單軸光纖陀螺對(duì)其軸向的振動(dòng)不敏感[2]，但是由于機(jī)械載體、光纖環(huán)骨架及裝配缺陷等導(dǎo)致整體諧振頻率在外界振動(dòng)頻率范圍內(nèi)從而形成共振現(xiàn)象，較大的振動(dòng)幅度使得陀螺在振動(dòng)環(huán)境下誤差增大。

結(jié)構(gòu)諧振是影響光纖陀螺振動(dòng)性能的重要因素。文獻(xiàn)[3]提出諧振現(xiàn)象對(duì)光纖陀螺的影響主要表現(xiàn)為振動(dòng)環(huán)境中光纖環(huán)部分受到應(yīng)力作用，引起其長(zhǎng)度、折射率和損耗的改變而產(chǎn)生測(cè)量誤差。為了減小這些誤差，文獻(xiàn)[4-7]提出通過(guò)改進(jìn)光纖環(huán)繞制工藝、優(yōu)化裝配等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減小諧振誤差，而文獻(xiàn)[8]提出了基于四狀態(tài)調(diào)制的數(shù)字閉環(huán)解調(diào)方案實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)環(huán)境下陀螺輸出的改善。

文獻(xiàn)[9]提出了搖擺狀態(tài)下光纖陀螺附加相移誤差影響著陀螺的輸出精度，并給予了詳細(xì)剖析。由于光纖陀螺存在1個(gè)渡越時(shí)間反饋延遲，Sagnac相移與反饋相移相減得到的閉環(huán)附加相移不能即刻達(dá)到穩(wěn)態(tài)，從而引入附加相移誤差，并進(jìn)一步證明了光纖陀螺的輸出誤差與附加相移誤差成正比的這一關(guān)系。通常情況下，為了保證光纖陀螺輸出精度，傳統(tǒng)解調(diào)方案需要在解調(diào)區(qū)間多次、不同位置采樣[11]，又由于模數(shù)轉(zhuǎn)換存在數(shù)據(jù)的滯后，導(dǎo)致光纖陀螺閉環(huán)反饋信號(hào)額外增加一個(gè)渡越時(shí)間的延遲。反饋延遲的增加會(huì)加大附加相移誤差，進(jìn)一步惡化陀螺的輸出精度。同時(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)[12]，時(shí)滯環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)小擾動(dòng)穩(wěn)定性存在顯著影響，甚至引起系統(tǒng)穩(wěn)定性狀態(tài)的改變。

本文立足于文獻(xiàn)[9]提出的附加相移誤差與陀螺輸出精度的關(guān)系和文獻(xiàn)[12]分析的時(shí)滯危害，從減小閉環(huán)反饋延遲時(shí)間出發(fā)，在不損失精度等指標(biāo)的情況下，提出了部分解調(diào)提前反饋的方案。該方案旨在減小陀螺數(shù)字閉環(huán)反饋通道延遲，抑制附加相移誤差，改善陀螺輸出精度。本文一方面通過(guò)頻域方法分析不同提前反饋比例時(shí)附加相移誤差的改變；另一方面通過(guò)仿真及振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證附加相移誤差在不同提前反饋比例時(shí)的抑制及輸出性能的改善。

1方案原理及對(duì)比分析

1.1傳統(tǒng)解調(diào)方案

在光纖陀螺數(shù)字閉環(huán)檢測(cè)中，一般采用方波進(jìn)行相位偏置調(diào)制，調(diào)制方波如圖1中所示。

此時(shí)，探測(cè)器輸出信號(hào)與調(diào)制方波時(shí)序?qū)?yīng)，由于系統(tǒng)閉環(huán)前向通道存在模數(shù)轉(zhuǎn)換滯后，解調(diào)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)序(簡(jiǎn)稱解調(diào)方波)相對(duì)于調(diào)制方波有一段時(shí)間的延遲。當(dāng)輸入一定的角速率時(shí)，如圖1第n-2次探測(cè)器輸出與第n-1次對(duì)應(yīng)的探測(cè)器輸出信號(hào)之差即為解調(diào)出來(lái)的角速率信號(hào)。

圖1　傳統(tǒng)方案 Fig.1 Traditional scheme

由于需要降低探測(cè)器輸出噪聲，通常采樣足夠多的點(diǎn)數(shù)來(lái)保證陀螺輸出精度(∑Un-2表示為第n-2次探測(cè)器輸出區(qū)間內(nèi)采樣點(diǎn)的累加，然后做平均處理)，尤其對(duì)于輕小型光纖陀螺，采樣區(qū)間有限，加上模數(shù)轉(zhuǎn)換速率和解調(diào)速率的限制，閉環(huán)環(huán)節(jié)無(wú)法在反饋時(shí)刻到來(lái)之前完成角速率信號(hào)的反饋，因此，閉環(huán)檢測(cè)在固有解調(diào)延遲的基礎(chǔ)上又增加了一個(gè)渡越時(shí)間的延遲，其第n時(shí)刻解調(diào)得到的解調(diào)值如

(1)

相應(yīng)的，可以得到此時(shí)的角速率誤差表達(dá)式如

(2)

式中，K是與電路增益、光功率有關(guān)的比例系數(shù)；I0表示入射光強(qiáng)；φn-2，φn-1為第n-2和第n-1時(shí)刻陀螺敏感到的角速率信息。

1.2部分解調(diào)提前反饋方案

部分解調(diào)提前反饋方案(如圖2所示)采用第n次探測(cè)器輸出區(qū)間部分采樣點(diǎn)、第n-2次探測(cè)器區(qū)間輸出部分采樣點(diǎn)以及第n-1次探測(cè)器輸出區(qū)間全部采樣點(diǎn)組合完成一次解調(diào)，其相應(yīng)的解調(diào)值表達(dá)式如

(3)

式中，N表示探測(cè)器奇或偶數(shù)次輸出區(qū)間采樣點(diǎn)數(shù)的總和；∑Un,1，∑Dn-1,1，∑Dn-1,2，∑Un-2,2分別代表第n次探測(cè)器輸出前段部分采樣點(diǎn)，第n-1次探測(cè)器輸出前段部分采樣點(diǎn)，第n-1次探測(cè)器輸出后段部分采樣點(diǎn)，第n-2次探測(cè)器輸出后段部分采樣點(diǎn)。

圖2　部分解調(diào)提前反饋方案 Fig.2 Partially demodulation advanced feedback scheme

由于重新組合了解調(diào)區(qū)間，部分解調(diào)提前反饋方案在第n反饋時(shí)刻包含了最新一個(gè)渡越時(shí)間內(nèi)的角速率信息。

假設(shè)，提前反饋比例系數(shù)為kd(即∑Un,1段占整個(gè)∑Un的比例)，完成解調(diào)并在第n反饋時(shí)刻反饋的角速率誤差表達(dá)式為：

(4)

對(duì)比式(2)和式(4)，kd=0時(shí)，部分解調(diào)提前反饋方案提前反饋比例為0，表達(dá)式與傳統(tǒng)方案相同；在kd>0，相同反饋時(shí)刻，部分解調(diào)提前反饋方案加入了最新渡越時(shí)間內(nèi)的角速率信息，從而實(shí)現(xiàn)了反饋延遲的減小。

2數(shù)學(xué)模型及分析

數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺組成如圖3所示，主要包括光路和電路部分。光路部分主要包括光源、光電轉(zhuǎn)換器件、Y波導(dǎo)，耦合器及光纖環(huán)等。電路部分主要包括前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號(hào)處理部分及D/A轉(zhuǎn)換等。

圖3　數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺結(jié)構(gòu)原理圖 Fig.3 Schematic structure of digital closed-loopof FOG

根據(jù)文獻(xiàn)[13-15]，系統(tǒng)閉環(huán)檢測(cè)部分可以化簡(jiǎn)成線性模型，如圖4所示，其中K1表示光電轉(zhuǎn)換比例、前放濾波放大系數(shù)和A/D轉(zhuǎn)換比例系數(shù)等組合而成的前向通道增益；kd表示提前反饋比例；K2表示反饋通道的增益。

圖4　光纖陀螺閉環(huán)線性模型 Fig.4 Linear model for closed-loop of FOG

按照文獻(xiàn)[9]的定義及文獻(xiàn)[9]中的式(10)，光纖陀螺閉環(huán)控制附加相移誤差等于系統(tǒng)閉環(huán)控制實(shí)際附加相移與理想狀態(tài)之間的差值，而由于理想狀態(tài)下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)固定，附加相移誤差的大小與附加相移的大小成正相關(guān)關(guān)系，因此可以從附加相移的改變來(lái)判斷附加相移誤差的改變。由圖4可以得到光纖陀螺閉環(huán)控制附加相移相對(duì)于輸入擾動(dòng)的傳遞函數(shù)E(z)：

E(z)=

(5)

在文獻(xiàn)[3]中提到，振動(dòng)有三種途徑產(chǎn)生測(cè)量誤差，包括引起光纖環(huán)內(nèi)部應(yīng)力的改變、引入角扭動(dòng)形成相位調(diào)制和引起光功率波動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制，按照魯棒控制理論，這三種誤差可以等效為K1的不確定性。此時(shí)，可以得到Φ(z)對(duì)K1變化的靈敏度函數(shù)[16]S(z)為：

S(z)=

(6)

式(6)描述的靈敏度函數(shù)S與附加相移相對(duì)于輸入擾動(dòng)的傳遞函數(shù)相同，不僅可以反映出控制對(duì)象不確定性引入的附加相移，同時(shí)也可以表示外界輸入擾動(dòng)引起的附加相移。因此，將振動(dòng)作用效果視為外界擾動(dòng)的輸入是可行的。

依據(jù)某具體型號(hào)光纖陀螺的參數(shù)，其中K1=900，K2=1.92×10-4，渡越時(shí)間τ=6.84×10-6，kd分別取0，0.46和0.7 。由文獻(xiàn)[10]的穩(wěn)定裕度定義可以求得，當(dāng)kd=0、0.46和0.7時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)相角裕度分別為70°、75°以及78°，隨著kd的增加，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度逐漸增加。

文獻(xiàn)[9]提出，在穩(wěn)定的前提下，隨著前向通道增益的增加，陀螺附加相移誤差會(huì)相應(yīng)地減小。在保證相同穩(wěn)定裕度的情況下，調(diào)整不同kd下的前向通道增益以保證前向通道增益盡可能地大，據(jù)此本文約定不同方案穩(wěn)定裕度相等，相應(yīng)地kd=0.46時(shí)K1=1 200，kd=0.70時(shí)K1=1 500。因此，本文以三種狀態(tài)作為分析與改進(jìn)方案的優(yōu)化參數(shù)：(1)kd=0，K1=900；(2)kd=0.46，K1=1 200；(3)kd=0.70，K1=1 500。

圖5所示為附加相移在上述三種狀態(tài)下對(duì)輸入端擾動(dòng)頻率的響應(yīng)情況。可知，隨著kd的增加，系統(tǒng)在不損失穩(wěn)定裕度的情況下，前向通道增益較大，附加相移在帶寬內(nèi)對(duì)同一頻率響應(yīng)能力減弱，幅值減小。

圖5　附加相移對(duì)輸入擾動(dòng)的響應(yīng) Fig.5 Response of additional phase in different disturbances

綜上，隨著kd的增加，附加相移相對(duì)于擾動(dòng)的響應(yīng)減弱，同樣附加相移誤差也隨之減小，按照文獻(xiàn)[9]中附加相移誤差與陀螺輸出精度的正比關(guān)系，隨著kd的增加，陀螺輸出精度改善。

3仿真分析

穩(wěn)定是對(duì)控制系統(tǒng)提出的基本要求，只取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其參數(shù)[9]。按照傳統(tǒng)方案的穩(wěn)定裕度要求，設(shè)置三種仿真狀態(tài)：①kd=0時(shí)，K1=900；②kd=0.46時(shí)，K1=1 200；③kd=0.70時(shí)，K1=1 500。按照第2節(jié)的結(jié)構(gòu)模型和分析，利用仿真軟件MATLAB/Simulink建立光纖陀螺的系統(tǒng)仿真模型，在每種仿真狀態(tài)下，通過(guò)改變輸入擾動(dòng)的頻率對(duì)不同方案進(jìn)行討論和驗(yàn)證。仿真所用的輸入擾動(dòng)信號(hào)按照正弦規(guī)律變化，取單位幅值，信號(hào)處理采樣周期為τ=6.84×10-6s。

當(dāng)輸入擾動(dòng)信號(hào)為100 Hz正弦時(shí)，在上述三種仿真狀態(tài)下進(jìn)行討論，仿真結(jié)果如圖6所示,其中n代表采樣點(diǎn)數(shù)目，e代表附加相移。

圖6　輸入100 Hz附加相移響應(yīng) Fig.6 Additional phase response in 100 Hz disturbance

當(dāng)輸入擾動(dòng)信號(hào)為1 000 Hz、2 000 Hz正弦時(shí)，在上述三種狀態(tài)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖7,圖8所示。

圖7　輸入1000 Hz擾動(dòng)附加相移響應(yīng) Fig.7 Additional phase response in 1000 Hz disturbance

圖8　輸入2 000 Hz擾動(dòng)附加相移響應(yīng) Fig.8 Additionalphase response in 2 000 Hz disturbance

分別在f為100、500、1 000、1 500和2 000 Hz的頻率下，仿真得出三種仿真方案的附加相移的標(biāo)準(zhǔn)差情況，如表1所示。

表1　不同輸入頻率擾動(dòng)附加相移的標(biāo)準(zhǔn)差

由具體情況的附加相移響應(yīng)曲線以及表1可知，系統(tǒng)在輸入低頻擾動(dòng)的情況下，附加相移波動(dòng)較小，隨著擾動(dòng)頻率的增加，附加相移標(biāo)準(zhǔn)差增大，波動(dòng)變大。因此，由本文第2節(jié)可知，改變提前反饋比例，隨著提前反饋比例的增加，系統(tǒng)的附加相移減小，相應(yīng)的的附加相移誤差減小，在此情況下，陀螺處于振動(dòng)環(huán)境中的預(yù)期輸出改善。

4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

從第2節(jié)理論分析及第3節(jié)仿真實(shí)驗(yàn)可知，系統(tǒng)對(duì)于不同頻率的正弦擾動(dòng)附加相移及附加相移誤差響應(yīng)不同。改變解調(diào)方案，隨著提前反饋比例的增加，系統(tǒng)抑制附加相移誤差能力提高。對(duì)某型號(hào)光纖陀螺進(jìn)行測(cè)試時(shí)，通過(guò)安裝夾具將光纖陀螺機(jī)械結(jié)構(gòu)部分固定在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。由上位機(jī)設(shè)定振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)頻率，通過(guò)本單位研制的光纖陀螺高速采集系統(tǒng)采集光纖陀螺數(shù)字閉環(huán)內(nèi)部數(shù)字量，見(jiàn)圖9。為了全方位分析振動(dòng)誤差的形式和方案的有效性，設(shè)計(jì)開(kāi)環(huán)實(shí)驗(yàn)分析振動(dòng)環(huán)境下陀螺輸入擾動(dòng)；設(shè)計(jì)固定頻率振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，分析不同方案下閉環(huán)附加相移情況；設(shè)計(jì)隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，分析評(píng)測(cè)體系下不同方案的性能。

圖9　光纖陀螺閉環(huán)高速采集系統(tǒng) Fig.9 High-speed datas acquisition system for the closed-loop of FOG

4.1開(kāi)環(huán)實(shí)驗(yàn)

在光纖陀螺數(shù)字閉環(huán)檢測(cè)環(huán)節(jié)，斷開(kāi)閉環(huán)反饋回路，更改為陀螺開(kāi)環(huán)檢測(cè)，同時(shí)由上位機(jī)設(shè)定振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)頻率為100 Hz及2000 Hz，振動(dòng)加速度為4G，通過(guò)陀螺閉環(huán)高速采集系統(tǒng)采集開(kāi)環(huán)數(shù)字量，采樣周期為6.84×10-6s，分別得到圖10(a)和圖11(a),圖11(a)可以明顯看出包含正弦成分。對(duì)采集系統(tǒng)采集到的數(shù)字量進(jìn)行FFT變換，可以得到圖10(b)和圖11(b)，由圖可知，在100 Hz和2 000 Hz定頻振動(dòng)時(shí)，陀螺引入的擾動(dòng)與振動(dòng)頻率一致。同樣通過(guò)在50～2 000Hz內(nèi)選取多個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，最終可以得出陀螺引入的擾動(dòng)與外界振動(dòng)頻率一致，并隨著外界振動(dòng)頻率的改變而改變。

圖10　100 Hz振動(dòng)時(shí)開(kāi)環(huán)數(shù)字量及引入干擾頻譜分析 Fig.10 The digital open-loop datas in 100 Hz vibration and the frequency spectrum analysis of the disturbance

圖11　2 000 Hz振動(dòng)時(shí)開(kāi)環(huán)數(shù)字量及引入干擾頻譜分析 Fig.11 The digital open-loop datas in 2000 Hz vibration and the frequency spectrum analysis of the disturbance

圖12　不同振動(dòng)頻率附加相移的標(biāo)準(zhǔn)差 Fig.12 The standard variance of additional phase in vibration of different spectrum

4.2閉環(huán)實(shí)驗(yàn)

在開(kāi)環(huán)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)定不同的提前反饋比例，設(shè)計(jì)光纖陀螺振動(dòng)環(huán)境閉環(huán)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。最后可以得到不同振動(dòng)頻率下陀螺附加相移的數(shù)字量形式，經(jīng)過(guò)分析處理，可以得到如圖12所示的不同振動(dòng)頻率下附加相移的標(biāo)準(zhǔn)差。

在第3節(jié)仿真實(shí)驗(yàn)中，隨著提前反饋比例的增加，100～2 000 Hz頻率點(diǎn)的附加相移的標(biāo)準(zhǔn)差相應(yīng)減小；另外由本節(jié)圖12可知，隨著提前反饋比例的增加，振動(dòng)環(huán)境陀螺附加相移的標(biāo)準(zhǔn)差減小，實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果一致。

4.3隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)

在上位機(jī)端設(shè)定振動(dòng)臺(tái)工作狀態(tài)為隨機(jī)振動(dòng)狀態(tài)振動(dòng)量級(jí)為6 g(rms)。在不同提前反饋比例下可以得到陀螺輸出，見(jiàn)圖13所示，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差，見(jiàn)表2所示。

表2　隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)陀螺輸出的標(biāo)準(zhǔn)差及零偏

圖13　不同k d隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的陀螺輸出 Fig.13 Outputs of FOG in different k d in random vibration experiments

由圖表可知，提前反饋比例kd越大，陀螺在隨機(jī)振動(dòng)下的輸出零漂減小以及零偏性能一定程度的改善。由于提前反饋比例kd越大，反饋延遲減小的程度越大，附加相移減小，相應(yīng)的附加相移誤差減小，陀螺性能得以改善。

4.4實(shí)驗(yàn)結(jié)論

(1)通過(guò)開(kāi)環(huán)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了振動(dòng)環(huán)境下陀螺引入的擾動(dòng)與振動(dòng)頻率一致，實(shí)際實(shí)驗(yàn)輸入與仿真實(shí)驗(yàn)輸入一致，使仿真結(jié)果更加接近實(shí)際。

(2)通過(guò)定頻振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，采集陀螺附加相移，隨著反饋延遲的減小，附加相移減小，其附加相移誤差隨之減小。驗(yàn)證了部分解調(diào)提前反饋方案的有效性，達(dá)到了預(yù)期效果。

(3)通過(guò)隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，采集陀螺輸出，隨著反饋延遲的減小，陀螺輸出的零漂隨著減小，輸出誤差特性得以改善。

5結(jié)論

附加相移誤差影響著光纖陀螺的輸出精度。當(dāng)光纖陀螺處在振動(dòng)環(huán)境下，附加相移誤差受到的影響因素比較復(fù)雜，對(duì)陀螺振動(dòng)性能的影響較大，光纖陀螺數(shù)字閉環(huán)反饋通道延遲作為其中的一個(gè)影響因子，一方面影響陀螺閉環(huán)穩(wěn)定性，另一方面影響著附加相移誤差的大小，從而影響著陀螺的輸出精度。本文基于部分解調(diào)提前反饋方案，減小光纖陀螺閉環(huán)控制的附加相移誤差，減小反饋通道延遲的負(fù)面影響，旨在改善振動(dòng)環(huán)境下的陀螺輸出，為今后光纖陀螺在振動(dòng)狀態(tài)下的理論研究奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為光纖陀螺的數(shù)字閉環(huán)控制提供了設(shè)計(jì)和優(yōu)化參考。

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第一作者蔣清山男，博士生，1986年10月生

通信作者錢(qián)林方男，教授，博士生導(dǎo)師，1961年12月生

第一作者上官文斌男，博士，教授,博士生導(dǎo)師，1963年生