高立夫，肖鹏博，潘 瑶，杨开勇，罗 晖

(1. 海装驻湘潭地区军事代表室·湘潭·411100；2. 国防科技大学 前沿交叉学科学院·长沙·410073)

0 引 言

圆柱壳体振动陀螺是利用基于弹性驻波的哥氏效应测量载体角速度或角度的新型振动陀螺，具有精度高、体积小、结构简单、功耗低等优点，在飞行器导航、石油钻井、战术导弹制导、舰艇导航、平台稳定等领域拥有广阔的应用前景。相较于半球谐振陀螺，圆柱壳体谐振子的制造工艺相对简单、成品率高、成本更低，因而在中高精度惯性导航系统中有着广阔的应用前景。圆柱壳体振动陀螺常见的工作模式包括力平衡模式(Force to Rebalance, FTR)与全角模式(Whole Angle, WA)。其中，力平衡模式可被应用于高精度的角速率测量，极限灵敏度较高，全角模式则可被应用于高动态范围的角度测量。在力平衡模式下，圆柱壳体振动陀螺负责输出角速率信息，噪声特性好、漂移误差易补偿、分辨率高；在全角模式下，陀螺则直接输出转动角度，其对陀螺加工精度及对称性的要求极高，且需要复杂的控制回路以进行误差补偿。相较而言，在进行小范围测量时，力平衡工作模式下的陀螺精度要优于全角模式。此外，壳体振动陀螺的主要应用领域是航天器定姿，其对精度的要求极高，发生剧烈机动的可能性很小，因而着手力平衡模式的研究是十分必要的，这也是进一步研究与实现全角模式控制的基础。本文重点研究了壳体振动陀螺的力平衡控制原理。对力平衡模式下的频率跟踪回路、幅度控制回路、正交控制回路、力平衡控制回路等四大控制回路的基本原理进行了介绍，并实现了力平衡模式下的陀螺闭环控制仿真。……