哈尔滨工业大学伊国兴获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利半球谐振陀螺的控制回路相位误差在线校准方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118129795B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410305979.7,技术领域涉及:G01C25/00;该发明授权半球谐振陀螺的控制回路相位误差在线校准方法是由伊国兴;王瑞祺;解伟男;王奇;李汉时;吴梓昊设计研发完成,并于2024-03-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本半球谐振陀螺的控制回路相位误差在线校准方法在说明书摘要公布了:半球谐振陀螺的控制回路相位误差在线校准方法,属于惯性仪表控制技术领域。本发明解决了现有半球谐振陀螺的控制回路相位误差在线校准方法存在环境适应性差、计算繁琐的问题。通过在谐振子控制信号中叠加给定高频信号,再利用高频参考信号对检测信号解调以提取谐振子高频信号的正余弦成分。最后根据高频控制信号及高频解调结果通过在线辨识算法来得到控制回路的相位误差,最终根据辨识结果实时调整锁相环的目标锁相相位,从而实现对于半球谐振陀螺的控制回路相位误差在线校准。本发明主要用于对半球谐振陀螺的控制回路相位误差在线校准。
本发明授权半球谐振陀螺的控制回路相位误差在线校准方法在权利要求书中公布了:1.半球谐振陀螺的控制回路相位误差在线校准方法,其特征在于,该在线校准方法包括: 步骤1、通过高频信号生成模块生成高频正、余弦参考信号,根据高频正、余弦参考信号以及4个给定高频信号的幅值生成半球谐振陀螺的X通道和Y通道的激励电极的高频控制信号分别对X通道和Y通道的激励电极驱动控制,使半球谐振陀螺处于稳定工作状态;此时,与半球谐振陀螺所连接的无虚拟进动控制的配套控制电路中前置缓冲放大电路对半球谐振陀螺的X通道和Y通道的检测电极输出检测信号进行放大; 其中,高频正、余弦参考信号的频率相同,且均为,,为谐振子的谐振频率;4个给定高频信号的幅值各不相同; 步骤2、利用生成的高频正、余弦参考信号对与半球谐振陀螺所连接的无虚拟进动控制的配套控制电路中前置缓冲放大电路输出的X通道和Y通道放大后的检测信号进行高频解调,从而得到X通道放大后的检测信号中的高频分量正、余弦信号和Y通道放大后的检测信号中的高频分量正、余弦信号; 步骤3、第轮辨识,的初始值为1,设定控制回路相位误差的初始值为0,将4个给定高频信号的幅值作为观测量,高频解调出的X通道和Y通道放大后的检测信号中的高频分量正、余弦信号作为期望输出量,并利用相位误差辨识算法来实现控制回路相位误差的在线辨识,具体包括: 步骤30、根据、、、与、、、的相对关系求解变换矩阵,具体过程包括: ; 其中,为前置缓冲放大电路输出的X通道或Y通道放大后的检测信号与其相应通道放大前的检测信号在频率处的相位差;为高频解调出的X通道放大后的检测信号中的高频分量余弦信号,为高频解调出的Y通道放大后的检测信号中的高频分量余弦信号,为高频解调出的X通道放大后的检测信号中的高频分量正弦信号,为高频解调出的Y通道放大后的检测信号中的高频分量正弦信号;为半球谐振陀螺的X通道输出的检测信号的高频余弦分量,为半球谐振陀螺的X通道输出的检测信号的高频正弦分量,为半球谐振陀螺的Y通道输出的检测信号的高频正弦分量,为半球谐振陀螺的Y通道输出的检测信号的高频余弦分量; 步骤31、根据作为观测量的4个给定高频信号的幅值及作为期望输出量的高频解调出的X通道和Y通道放大后的检测信号中的高频分量正、余弦信号建立关联模型: ; 其中,、、和分别为第一至第四给定高频信号的幅值,为控制增益,为检测增益; 步骤32、将关联模型转换为离散乘积形式:; 其中, ; ; ; 其中,为第个采样时刻的期望输出向量,为第个采样时刻的观测向量,βk为第个采样时刻的参数向量,为采样时刻序列号,,为第个采样时刻所对应的高频解调出的X通道放大后的检测信号中的高频分量余弦信号,为第个采样时刻所对应的高频解调出的Y通道放大后的检测信号中的高频分量余弦信号,为第个采样时刻所对应的高频解调出的X通道放大后的检测信号中的高频分量正弦信号,为第个采样时刻所对应的高频解调出的Y通道输出的放大后的检测信号的高频分量正弦信号;、、和分别为第个采样时刻所对应第一至第四给定高频信号的幅值; 步骤33、根据步骤32中的,求出第个采样时刻所对应的相位误差辨识算法的增益向量和协方差矩阵; 步骤34、根据步骤32得到的和、以及步骤33得到的,求出第个采样时刻的参数向量; 步骤35、根据得到; ; 其中,,为的第一行第一列的元素,为的第二行第一列的元素; 步骤36、根据和得到控制回路相位误差,; 步骤4、判断相邻两轮辨识得到的相位误差间的差值是否小于设定阈值,结果为是,则跳转至步骤5,否则,,跳转至步骤3; 步骤5、将第轮辨识得到的相位误差作为与半球谐振陀螺所连接的无虚拟进动控制的配套控制电路中锁相环的目标锁相相位,从而实现对于半球谐振陀螺的控制回路相位误差在线校准。
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