具有小波滤波和自动增益的激光陀螺仪稳频控制方法研究

论文摘要

激光陀螺是近几十年来新兴的一种角度敏感元器件，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。为此，对于已经投入实用的某型激光陀螺仪，提高其稳定性、可靠性和精度具有重要意义。本文在前人的研究基础上，在激光陀螺输出信号实时滤波、稳频控制方式和光信号放大预处理方面研究，对今后激光陀螺仪在提高精度、长期可靠性、鲁棒性等设计工作具有一定的参考价值。根据国内外大量文献研究，发现激光陀螺的输出信号中因为有随机噪声的干扰，大大影响了精度，因此对激光陀螺输出信号进行处理，可以提高精度。激光陀螺中随机噪声主要包括：高斯噪声，分形噪声[1]。通过小波实时滤波尝试有效的滤除高斯噪声和分形噪声，从而提高激光陀螺输出信号信噪比。目前实际使用的稳频控制方式局限于单一的比例控制，通过模糊自适应PID控制方式可以提高系统整体鲁棒性，减少稳频自激震荡情况的发生。在实际应用中激光陀螺存在随环境变化、服役时间延长而出现光信号大幅度变化的情况，通过数字式电位器实现自动增益功能，淘汰固定式电位器，可以大大提高环境适应性和无故障服役时间。通过以上方面的研究，本人形成整合DSP实时滤波、模糊PID控制器和数字式电位器自动增益流程，为下一步进入工程化提供一条可行的道路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 小波滤波在激光陀螺仪领域的研究现状
• 1.2.2 模糊控制在激光陀螺仪领域的研究现状
• 1.2.3 自动增益在激光陀螺仪领域的研究现状
• 1.3 论文主要工作及结构安排
• 第2章 激光陀螺的相关知识
• 2.1 激光陀螺简单原理
• 2.2 激光陀螺结构
• 2.3 激光陀螺特点
• 2.4 本文讨论的激光陀螺稳频系统整体介绍
• 2.5 本章小结
• 第3章 激光陀螺小波滤波设计
• 3.1 激光陀螺信号噪声的分析
• 3.1.1 分形噪声的性质
• 3.1.2 分形过程的小波变换系数的特征
• 3.1.3 分形噪声的小波域模型
• 3.2 小波滤波基础
• 3.2.1 连续小波变换
• 3.2.2 小波变换的时频分析特性
• 3.2.3 离散小波变换
• 3.2.4 小波基的选择
• 3.2.5 小波变换算法简介
• 3.2.6 边界的信号处理
• 3.2.7 信号降噪的准则
• 3.3 激光陀螺小波滤波的实现
• 3.3.1 激光陀螺信号的小波滤波的特殊性
• 3.3.2 激光陀螺实时滤波设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 模糊控制器的设计
• 4.1 激光陀螺稳频控制回路分析
• 4.2 激光陀螺模糊自适应 PID 设计
• 4.2.1 模糊 PID 自整定的原则
• 4.2.2 模糊 PID 自适应设计过程
• 4.2.2.1 精确量的模糊化
• 4.2.2.2 模糊 PID 参数规则表的建立
• 4.2.2.3 模糊合成推理算法及控制表的获得
• 4.2.2.4 模糊自适应 PID 算法流程
• 4.3 常规方法获得 PID 参数
• 4.3.1 阶跃响应曲线法（Z－N 整定方法）
• 4.3.2 稳定边界法
• 4.4 本课题模糊控制器需说明的注意事项
• 4.5 本章小结
• 第5章 自动增益技术的应用
• 5.1 自动增益技术应用的必要性
• 5.1.1 对于小波滤波的必要性
• 5.1.2 对于模糊 PID 自适应控制的必要性
• 5.1.3 提高激光陀螺参数适应能力的必要性
• 5.2 数字电位器电路应用研究
• 5.2.1 数字电位器的原理及特点
• 5.2.2 数字电位器用作变阻器模式的应用
• 5.3 程序控制实现自动增益
• 5.4 综合滤波、模糊控制以及自动增益的流程
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢