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硕士学位论文开题报告选题名称基于双方波调制的数字闭环光纤陀螺仪技术研究学号2120130932姓名李江平导师马宏宾研究方向智能控制二级学科导航制导与控制一级学科控制科学与工程学院自动化学院2013年11月29日一简表研究生简况姓名李江平性别男出生年月1990年07月学号2120130932入学时间2013年9月身份证号513721199007142997学科、专业控制科学与工程,导航、制导与控制硕士毕业时间2016年3月硕士毕业学校北京理工大学指导小组姓名职称工作单位签字导师马宏宾教授北京理工大学自动化学院小组成员马宏宾教授北京理工大学自动化学院王美玲教授北京理工大学自动化学院付梦印教授北京理工大学自动化学院名称中文基于双方波调制的数字闭环光纤陀螺仪技术研究英文ResearchBasedonDoubleSquareWaveModulationofDigitalClosedLoopIFOGTechnology类别国家项目():部(省)项目();企业项目();自拟项目(√);是否兵器类项目(否);是否涉密(是/否,密级:否)性质基础研究();应用基础研究();应用技术研究(√)与导师课题研究课题的关系是导师研究课题的一部分(√)与导师研究课题无关()摘要本课题以干涉式光纤陀螺为研究对象,在介绍光纤陀螺原理基础上,详细介绍陀螺工作原理及组成结构。完成对光纤陀螺数字闭环控制方案的选择。针对核心器件Y波导温度变化引起的调制增益漂移问题,设计了第二闭环。选择了基于双方波调制的双闭环控制方案。根据光纤陀螺输出干涉信号的特点和信号检测系统设计的要求,完成硬件电路主要器件的选型与电路设计实现,利用VHDL硬件描述语言完成软件设计,在FPGA上实现双方波调制方法的双闭环设计,对样机做组合调试给出测试试结果。~5个;“;”分隔。中文全数字闭环干涉式陀螺;双方波调制;阶梯波反馈;英文DigitalClosedLoopIFOG;DoubleSquareWaveModulation;StepWaveFeedback二选题依据选题的研究意义、由于惯性器件的工作不需要任何外界信息,因此具有很强的自主性和不受干扰性,在军事和民用领域都具有特殊的地位,惯性技术也是世界公认的尖端技术之一。惯性器件是惯性技术的基础,又是提高惯性系统功能、精度和可靠性的关键。陀螺仪作为一种重要的惯性器件,主要用于测量载体相对于惯性空间的角运动。目前陀螺仪的发展大约经历了两种形式。一种是具有自旋质量的机械转子式陀螺仪。例如:滚珠轴承、静压气浮、静压液浮、静电悬浮、磁悬浮、动压气浮、挠性支承等各种机械陀螺仪;另一种是没有旋转质量的非转子式陀螺仪,例如:激光陀螺、光纤陀螺、半球谐振陀螺、微机械陀螺等各种固态仪表。由于机械转子陀螺必须具备高速旋转的飞轮组件,运动部件的存在决定该类陀螺的寿命必然受到一定限制,而且装配、调试的难度增加。激光陀螺与光纤陀螺作为一种新型的惯性测量元件,是利用Sagnac光学效应通过检测环形干涉仪在旋转时产生的正比于旋转速率的相位差,来计算出旋转的角速率的。与激光陀螺相比,光纤陀螺不存在闭锁效应和精度受许多复杂物理现象限制的问题。与传统的机械陀螺相比具有以下优势:(1)由少数几个元件构成,没有任何活动部件,能经受极高的冲击和振动,有能力在较宽的范围工作,具有瞬间起动能力,适合于在苛刻环境条件下使用的各种武器系统长期贮存,性能不会退化。(2)功耗低、体积小、质量轻、寿命长,可达十万小对以上。(3)在设计上比较灵活,通过合理设计陀螺的大小和相应参数,选用相应的器件,就能在不同的应用场合达到最优设计。(4)抗干扰能力较强,对外部电磁场的作用相对不敏感,而且对重力加速度较低敏感性,这个优点对于捷联惯导系统尤为突出。(5)使用方便,安装不需专用平台,可直接数字输出,便于计算机处理。(6)具有很高的性价比,光纤陀螺极具吸引力的地方。(7)器件复用技术的发展,使冗余系统的成本进一步降低。三研究内容本课题是根据国内光纤陀螺的研制进展情况和现有的条件,参考国外光纤陀螺的发展状况,从光纤陀螺高精度、高标度因数线性度、宽动态范围的要求出发,系统分析了光纤陀螺信号全数字闭环检测方案,并进一步分析了影响全数字闭环光纤陀螺标度因数的几个关键因素,从而为提高光纤陀螺标度因数线性度、提高分辨率、提高零偏稳定性和陀螺检测系统的设计提供了理论依据和参考。本论文主要作了如下工作:1、详细阐述了基于Sagnac效应的光纤陀螺的原理,并分析了影响光纤陀螺精度的主要因素及改进的措施。2、在比较了各种实现和信号检测方案的优缺点之后,对基于阶梯波调制技术的数字闭环实现方案及信号检测原理做了详细的分析和研究。3、以数字信号处理器DSP和FPGA为控制芯片,搭建了光纤陀螺信号处理系统