专利名称：一种陀螺仪水平自动修正装置和方法
技术领域：
本发明涉及惯性导航仪表姿态控制领域，具体涉及一种陀螺仪水平自动修正装置 和方法。
背景技术：
目前，公知的采用液体摆-力矩器作为修正机构的陀螺仪水平自动修正装置是由 液体摆、力矩器和限流电阻组成。当液体摆偏离水平状态时，其内阻的变化将改变通过力矩 器的电流和相位，从而控制力矩器的输出力矩和输出方向。但是由于液体摆存在非灵敏区 (死区)的固有特性，决定了以这种方式控制机械式陀螺自动修正装置时不可避免地存在 零位附近有士0.4°左右的非灵敏区(死区)，造成陀螺俯仰、横滚输出零位偏大，姿态零位 输出误差在士0.4°以上。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服液体摆固有的非灵敏区过大问题，提高陀螺仪姿 态输出精度。为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于液体摆-力矩器的陀螺仪水平自动 修正装置，使陀螺仪水平自动修正精度提高到士0.04°。本发明采用的方法是通过改变 信号取样和驱动控制方式，使液体摆固有的三个特性区域正向控制区、非灵敏区和反向控 制区简化为正向控制区和反向控制区二个区域，将非灵敏区减小到可以忽略的程度。禾IJ用 液体摆和电感器件组成一个交流电桥，当陀螺运行时，由于地球自转或者外力矩干扰，液体 摆的倾斜将会造成电桥失衡，该不平衡信号经解调放大后去控制力矩器的移相电路，从而 控制力矩器，达到修正目的。液体摆仅作为敏感元件来检测陀螺内、外环相对地垂线的倾斜 度，而不作为控制元件来控制力矩器。这样做通过液体开关的电流可以很小，远小于液体摆 最大电流的限定值，有效避免了因电解生成物沉积于液体摆电极而造成液体摆短期内性能
T^ O本发明提高了陀螺仪水平修正精度，使载体姿态控制精度提高一个数量级，并且 避免了因电流过大，电解生成物沉积于液体摆电极而造成液体摆短期内性能恶化，大幅度 提高了液体摆使用寿命。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明图1原液体摆修正特性示意图。图2新型陀螺仪水平自动修正装置的控制结构图。
具体实施例方式参照图2，本发明陀螺仪水平自动修正装置由液体摆、交流电桥、解调放大器、光隔离器、移相电路和力矩器组成。其方法是液体摆安装在被控对象上，并随着被控对象的 转动而摆动。所述的液体摆用于检测被控对象的倾斜程度，从而得到被控对象的初始水平 信号；所述交流电桥是由液体摆的两臂等效电阻、一个带中心抽头的变压器初级绕组和限 流电阻组成，当电桥平衡时，液体摆的两臂等效电阻相等、这时流过作为交流电桥另外两臂 的变压器初级绕组中流过的交流电流相等，但方向相反，次级输出为零。当液体摆失去平 衡时，由于液体摆等效电阻的改变，使流过变压器初级绕组两臂的电流不等，从而使次级有 信号输出，该信号的方向反映了液体摆的倾斜方向。解调放大器用于将液体摆检测到的信 号检出放大，并将液体摆的非灵敏区和反向控制区合并成为一个反向控制区；所述光隔离 器用于交、直流电路隔离；所述移相电路用于驱动力矩器，使非灵敏区减小到可以忽略的程 度。
权利要求
1.一种陀螺仪水平自动修正装置和方法，其特征在于该装置包括液体摆、交流电桥、 解调放大器、光隔离器、移相电路和力矩器。
2.按照权利要求1所述的一种陀螺仪水平自动修正装置，其特征在于所述光隔离器 用于交、直流电路隔离。
3.按照权利要求1所述的一种陀螺仪水平自动修正装置，其特征在于所述移相电路 用于驱动力矩器。
4.按照权利要求1所述的一种陀螺仪水平自动修正装置，其特征在于交流电桥、解调 放大器将液体摆检测到的信号检出放大，并将液体摆的非灵敏区和反向控制区合并成一个 反向控制区，使非灵敏区减小到可以忽略的程度。
全文摘要
本发明涉及惯性导航仪表姿态控制领域，具体涉及一种基于液体摆-力矩器的陀螺仪水平自动修正装置和方法。该陀螺仪水平自动修正装置由液体摆、交流电桥、解调放大器、光隔离器、移相电路和力矩器组成。通过改变信号取样和驱动控制方式，使液体摆固有的三个特性区域-正向控制区、非灵敏区和反向控制区简化为正向控制区和反向控制区二个区域，将非灵敏区减小到可以忽略的程度。使陀螺仪水平自动修正精度提高到±0.04°，大幅度提高了陀螺仪俯仰及横滚姿态精度，具有较强的工程实用价值。
文档编号G01C19/00GK102072726SQ200910199129
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者毛六女, 王恩慈 申请人:上海航海仪器有限责任公司