專利名稱：一種數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)，涉及的是慣性導(dǎo)航設(shè)備領(lǐng)域，屬于自動(dòng)尋北儀器。
背景技術(shù)：
目前，電控陀螺羅經(jīng)主要技術(shù)特點(diǎn)是在羅經(jīng)尋北和陀螺補(bǔ)償控制方式上均采用古 老的模擬電路控制技術(shù)，其控制方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于目前先進(jìn)的數(shù)字控制方式。新型的數(shù) 字控制陀螺羅經(jīng)大量采用了數(shù)字控制技術(shù)，使控制方式更為先進(jìn)。數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)與電控陀螺羅經(jīng)比較，具有以下幾大優(yōu)點(diǎn)1)更穩(wěn)定、可靠；2)全方位快速穩(wěn)定(30min內(nèi)快速穩(wěn)定)3)改變了補(bǔ)償方式，對(duì)陀螺水平軸及垂直軸漂移進(jìn)行精確補(bǔ)償；4)具有航速自動(dòng)或手動(dòng)接收功能；5)具有多種航向信息發(fā)送功能。

發(fā)明內(nèi)容
新型數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)的設(shè)計(jì)以電羅經(jīng)基本原理為技術(shù)基礎(chǔ)，在系統(tǒng)控制、回路 設(shè)計(jì)、對(duì)外通訊等方面采用了先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，使系統(tǒng)與外界的信息交流更加便捷。同時(shí)， 系統(tǒng)可靠性得到了提升，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。新型數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)在系統(tǒng)控制技術(shù)方面 主要有以下三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)1、硬件部分技術(shù)設(shè)計(jì)利用了單片機(jī)(ARM)中的A/D、PWM和并口，實(shí)現(xiàn)電磁擺信號(hào) 采集、啟動(dòng)信號(hào)采集；應(yīng)用單片機(jī)、恒流源、換向開(kāi)關(guān)電路，實(shí)現(xiàn)陀螺施控和誤差補(bǔ)償。2、數(shù)模、軟件部分技術(shù)設(shè)計(jì)利用下述“陀螺力矩器施控方程”和ARM軟件技術(shù)，對(duì) 陀螺進(jìn)行施控和誤差補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的修平、快穩(wěn)、羅經(jīng)、方位儀功能。3、通訊部分技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用了單片機(jī)(ARM)中的并口、實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部的伺服電 路啟動(dòng)、臺(tái)體風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)和故障檢測(cè)報(bào)警的控制；應(yīng)用了串口和CAN網(wǎng)接口，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳 輸。陀螺力矩器施控方程Iy= {KyX θ +Kc / θ dt} /Ly---------------------(1)Iz = {Kz X θ + [ ω y+ (VcosK) /R] X H} /Lz——(2)


圖1數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)基本原理2方位、水平伺服電路模塊功能原理3系統(tǒng)控制及數(shù)字收發(fā)送模塊功能原理4顯示、操作模塊功能及原理圖5顯示、操作模塊功能操作面板圖
具體實(shí)施例方式數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)主要由陀螺儀、電磁擺、自整角機(jī)、水平支架、方位支架、執(zhí)行電 機(jī)、模擬發(fā)送模塊和以下三大模塊(電路板)組成。1)方位、水平伺服電路模塊；2)系統(tǒng)控制及數(shù)字收發(fā)送模塊；3)顯示、操作模塊；方位、水平伺服電路模塊功能及原理方位、水平伺服電路模塊采用脈沖調(diào)寬式和PID控制技術(shù)，它主要完成方位、水平 環(huán)的跟蹤控制。同時(shí)，按系統(tǒng)控制要求實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、轉(zhuǎn)位的控制和報(bào)警、故障的檢測(cè)、傳輸。其 原理見(jiàn)圖2。系統(tǒng)控制及數(shù)字收發(fā)送模塊功能及原理此模塊采用了單片計(jì)算機(jī)，它與其它接口芯片和單片機(jī)配合實(shí)現(xiàn)如下功能第一，部分并口用于讀取航向角轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)CAN網(wǎng)傳輸給航向 發(fā)送箱，完成航向角轉(zhuǎn)換和傳輸.第二，通過(guò)六個(gè)RS422串口和單片機(jī)的串口，實(shí)現(xiàn)陀螺儀溫度控制模塊、外部設(shè)備 (航向、速度、緯度信息)和顯示、操作模塊的信息交流。利用單片機(jī)中的脈沖計(jì)算器和INT 端，獲取外部設(shè)備速度信息O00個(gè)脈沖/節(jié))和1秒時(shí)同步脈沖信息。第三，通過(guò)單片機(jī) 中的A/D、DSP、PWM和并口，實(shí)現(xiàn)電磁擺信號(hào)采集、啟動(dòng)信號(hào)采集；實(shí)現(xiàn)誤差計(jì)算、陀螺儀施 控電流和羅經(jīng)等功能的控制；實(shí)現(xiàn)方位(水平)伺服電路板啟動(dòng)(轉(zhuǎn)位、報(bào)警)、臺(tái)體風(fēng)機(jī)、 三相電源的控制和故障檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸。其原理見(jiàn)圖3 顯示、操作模塊功能及原理顯示、操作模塊采用1位“米”字位、1位“符號(hào)”位、4位八劃顯示和5個(gè)輸入鍵， 由51單片機(jī)進(jìn)行管理，通過(guò)RS422串口與單片計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，將系統(tǒng)操作命令和裝訂參 數(shù)傳遞給系統(tǒng)控制及數(shù)字收發(fā)送模塊。其原理見(jiàn)圖4、操作面板見(jiàn)圖5。新型數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)在上述三個(gè)技術(shù)基礎(chǔ)上結(jié)合陀螺等其它技術(shù)，按“數(shù)字控 制陀螺羅經(jīng)基本原理圖”進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造其有益效果是1)應(yīng)用單片機(jī)、恒流源、換向開(kāi)關(guān)電路和陀螺力矩器施控方程，實(shí)現(xiàn)對(duì)陀螺施控和 誤差補(bǔ)償。2)應(yīng)用上述三個(gè)技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造出的系統(tǒng)將更可靠、穩(wěn)定，系統(tǒng)與外界 的信息交流更加便捷。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)，它由陀螺、伺服電路板、系統(tǒng)控制電路板、顯示操作板、溫度 控制板、電源及電源控制板等部件組成。其特征是以陀螺羅經(jīng)尋北原理及數(shù)學(xué)模型為基 礎(chǔ)，應(yīng)用LPC2294單片機(jī)(ARM)的硬件和軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的羅經(jīng)功能；在陀螺補(bǔ)償控制 方面采用了恒流源結(jié)合PDM調(diào)寬和單片機(jī)技術(shù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)，其特征在于利用了LPC2294單片 機(jī)(ARM)中的A/D、PWM和并口，實(shí)現(xiàn)電磁擺信號(hào)采集、啟動(dòng)信號(hào)采集；應(yīng)用單片機(jī)、恒流源、 換向開(kāi)關(guān)電路，實(shí)現(xiàn)陀螺施控和誤差補(bǔ)償。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)，其特征在于利用“陀螺力矩器施控 方程”和ARM軟件技術(shù)，對(duì)陀螺進(jìn)行施控和誤差補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的修平、快穩(wěn)、羅經(jīng)、方位儀 功能。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)，其特征在于應(yīng)用了LPC2294單片 機(jī)(ARM)的并口、實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部的伺服電路啟動(dòng)、臺(tái)體風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)和故障檢測(cè)報(bào)警的控制 應(yīng)用了串口和CAN網(wǎng)接口，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸。
全文摘要
一種數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)，涉及慣性導(dǎo)航設(shè)備領(lǐng)域，屬于自動(dòng)尋北儀器。數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)是一種自動(dòng)尋北裝置。比較電控陀螺羅經(jīng)，數(shù)字控制陀螺羅經(jīng)具有更穩(wěn)定、可靠，補(bǔ)償精確等優(yōu)點(diǎn)。它以陀螺羅經(jīng)尋北原理及數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，應(yīng)用LPC2294單片機(jī)(ARM)的硬件和軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的羅經(jīng)功能。在陀螺補(bǔ)償控制方面采用了恒流源結(jié)合PDM調(diào)寬和單片機(jī)技術(shù)。在與其它外部設(shè)備信息交流方面采用了0183串口、CAN網(wǎng)傳輸?shù)募夹g(shù)。
文檔編號(hào)G01C19/00GK102072727SQ20091019913
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者袁國(guó)偉 申請(qǐng)人:上海航海儀器有限責(zé)任公司