陈小娟，李 恺，王德钊，李 东

(北京控制工程研究所，北京100190)

技术交流

半球谐振陀螺力反馈控制回路设计

陈小娟，李 恺，王德钊，李 东

(北京控制工程研究所，北京100190)

阐述半球谐振陀螺(HRG)的基本组成和控制原理，详细给出其核心控制回路即力矩再平衡控制回路的频率特性设计过程和电路实现.仿真试验结果表明了该方法的有效性.

半球谐振陀螺;力矩再平衡控制回路;频率特性

半球谐振陀螺(HRG)是一种小尺寸、极长寿命和极高可靠性的高精度固态陀螺[1].通过控制回路和电子线路的综合设计，即可充分发挥HRG的上述特征[2].

HRG可在两种不同的模式下工作:第一种模式为全角模式，在这种模式下，陀螺类似于速率积分陀螺，具有动态范围大、频带宽的特点.另一模式为力再平衡或力反馈模式，在全角模式的基础上通过改变控制规律使陀螺工作在速率陀螺状态下，这种模式具有高的角度分辨率[3].对空间定位和控制应用而言，一般要求HRG工作在力反馈模式下.

1 HRG控制原理[4]

HRG属于Coriolis类陀螺，其工作原理是基于半球谐振子的谐振驻波对惯性转动敏感这一特性.陀螺的主要功能部分组成为:半球谐振子、力矩器、信号器.这3部分均由石英材料制成.谐振子作为旋转敏感要素被定位在力矩器和信号器之间，三者之间均有间隙以隔离彼此间的表面.这些石英件表面均被金属化从而在谐振子、力矩器、信号器之间形成电容器.这些电容器被用作电容读出器和谐……