数字闭环加速度计系统模型分析与校正设计.docx

数字闭环加速度计系统模型分析 与 校 正 设 计张春熹，魏 渊，张 数字闭环加速度计系统模型分析 与 校 正 设 计 张春熹，魏 渊，张 晞，顾欣怡 ( 北京航空航天大学惯性技术重点实验室 北京 100191) 摘 要: 模数转换环节引入的精度损失是基于模拟伺服方案的石英挠性加速度计的主要缺陷。提出了一种数字闭环检测方 法，该方法在实现加速度信号闭环检测的同时，直接提供数字输出，理论上不存在精度损失。建立了数字闭环检测系统的数学 模型，通过阻尼修正部分将摆片的模型改善为最佳阻尼状态，利用积分环节和补偿校正消除系统的一阶静态误差，保证足够的 相角裕度。依据国军标测试方法对试验样机进行测试，结果表明: 系统超调量在 20% 左右，－ 3 dB 带宽接近 300 Hz。实验结果 与理论仿真基本一致，验证了数字闭环检测方法的正确性和可行性。 关键词: 惯性导航; 石英挠性加速度计; 数字闭环; 模型分析; 校正设计 中图分类号: 文献标识码: 国家标准学科分类代码: 460． 402 V441 A Model analysis and emendation design of digital close-loop accelerometer system Zhang Chunxi，Wei Yuan，Zhang Xi，Gu Xinyi ( Key Laboratory of Inertia Technology，Beihang University，Beijing 100191，China) Abstract: The accuracy loss introduced by analog-digital conversion is the main defect of quartz flex accelerometer based on analog servo scheme． A digital closed-loop measurement method is presented． At the same time when the ac- celeration signal is measured in close loop，the method directly provides digital output，so there is no accuracy loss theo- retically． The mathematical model of the closed-loop measurement system is established; damp emendation is used to improve the model of the pendulous reed and make it enter its optimal damp state; and integral unit and compensator are used to eliminate the system first-order static error and ensure enough phase margin． The performance of the quartz flex accelerometer was tested according to the national and military standards; the results show that the system over- shoot is approximately 20% ，and the － 3 dB bandwidth is close to 300 Hz． The experiment result coincides with that of theoretical simulation，which verifies the validity and feasibility of the digital close-loop measurement method． Key words: inertial navigation; quartz flex accelerometer; digital close-loop; model analysis; emendation design 性加速度计的检测系统一般采用模拟伺服电路，在向导航 计算机传输数据的环节需要借助模数转换来完成，由此带 来的精度损失成了模拟系统的一大缺陷。国内外对于模 拟伺服式的石英挠性加速度计已经研究了很多年，国内目 前的研究仍然集中在如何提高加速度计表头电路的精度 以及高精度转换电路的研究上面，而这些完全依赖于所选