光纤惯性测量组合的第二级温度控制算法设计与实验仿真

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光纤陀螺和加速度计作为光纤惯性测量组合的核心组成器件,由于其对温度的敏感性,温度漂移成为主要的误差源,从而降低了惯性导航系统的测量精度,因此对光纤惯性测量组合进行温度控制研究是非常必要的。目前针对光纤惯性测量组合普遍采用单纯的温度控制方法,其调整时间较长而且当系统结构参数发生变化时,超调量较大,在控制精度和稳定性方面存在缺陷,本文针对光纤惯性测量组合的第二级温度控制算法展开研究,其主要研究内容如下。   首先根据光纤陀螺和加速度计的工作原理及结构,分析了温度对光纤陀螺和加速度计的影响,并利用传热学原理对光纤惯性测量组合进行了系统热流分析,估算了系统所需要的加热功率。   针对光纤惯性测量组合系统进行热仿真分析,验证了热源分布及温度采集点设计的正确性,从而确定了温度控制方案;并在此基础之上设计了光纤惯性测量组合的温控系统,对硬件电路及软件进行了仿真实验,通过对具体实验数据进行分析,验证了分析与设计的正确性和可行性。   本文针对光纤惯性测量组合温控系统,设计了基于遗传算法优化模糊自整定PID的控制算法,用遗传算法优化FUZZY-PID控制的隶属度函数和模糊控制规则,同时被优化的还有量化因子和比例因子。通过与常规PID和模糊自整定PID的仿真结果对比分析表明,这种算法能够获得比模糊自整定PID更好的控制效果,从而提高了系统的静态性能和动态性能,改善了惯性器件的热工作环境,有助于提高光纤惯性测量组合的综合性能。
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