全角模式半球谐振陀螺阻尼误差补偿方法研究

郭锞琛，吴宇列，张勇猛，肖定邦，吴学忠

(国防科技大学智能科学学院,湖南 长沙 410073)

0 引言

半球谐振陀螺(hemispherical resonator gyroscope,HRG)是一种典型的哥氏振动陀螺，具有精度高、寿命长、结构简单等诸多优点。随着近年来国防事业和航天事业的发展，半球谐振陀螺因其在体积、成本等方面的独特优势，受到越来越多的关注[1-3]。

目前，半球谐振陀螺的控制方式大多为力平衡模式(force to rebalanced，FTR)。此模式采用力平衡控制环路产生的反馈力来抵消哥氏力对谐振子振型的影响，根据哥氏力与角速率之间的对应关系，即可由反馈力大小表征出转动速率错误。力平衡模式下的半球谐振陀螺具有极高的精度。但是受制于其控制环路的带宽，其动态范围一般较小，难以满足高动态航天器和武器装备的应用需求。此外，力平衡模式下陀螺输出为角速率值。为得到载体姿态，控制器需要进行积分运算，导致其在长时间工作时会带来较大的累计误差，需要其他导航器的矫正。

全角(whole angle,WA)模式也称为速率积分模式，是区别于传统力平衡模式的一种新型陀螺控制模式。此模式下，谐振子始终处于自由进动状态。通过利用哥氏力引起的谐振子振型进动角度与载体实际转动角成正比这一特性，由解算出的陀螺振型信息直接得到载体转动角度[4-5]。相比于力平衡模式，全角模式无需对谐振子振型进行控制，振型可自由进动，因此具有极大的带宽，可满足高动态武器装备需求。而全角模式直接输出角度信息也避免了积分带来的累计误差，降低了对其他导航器的依赖。……