激光陀螺閉環(huán)抖動(dòng)控制技術(shù)研究

譚漢清，馬二杰，李 超

（1.海軍駐航天某院軍代表室，北京 100074;2.北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所，北京 100074）

0 引言

激光陀螺的工作原理以Sagnac效應(yīng)為基礎(chǔ)，在光學(xué)諧振腔中相向運(yùn)行的兩束激光的拍頻與腔體相對(duì)于慣性空間的轉(zhuǎn)動(dòng)角速率成正比。在激光陀螺工作過程中，當(dāng)輸入角速率小于一定數(shù)值時(shí)，兩束光的頻率處于同步狀態(tài)，從而使激光陀螺無法敏感小的角增量，這種現(xiàn)象叫做激光陀螺閉鎖。

激光陀螺的鎖區(qū)是影響其測(cè)量靈敏度的重要性能指標(biāo)，在激光陀螺的技術(shù)發(fā)展過程中，縮小鎖區(qū)及克服鎖區(qū)的影響是促使其工程化發(fā)展的一個(gè)里程碑。機(jī)械抖動(dòng)偏頻是世界上應(yīng)用最早的激光陀螺偏頻技術(shù)，其核心思想是采用小振幅高速機(jī)械抖動(dòng)裝置強(qiáng)迫環(huán)形激光器繞垂直于諧振腔環(huán)路平面的軸線來回轉(zhuǎn)動(dòng)，為諧振腔內(nèi)相向行波對(duì)提供快速交變偏頻。在信號(hào)處理過程中消去抖動(dòng)偏頻造成的頻差，從而獲得與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。二頻激光陀螺就是利用抖動(dòng)偏頻技術(shù)克服鎖區(qū)，通常采用的方式為基于模擬電路的正弦波抖動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式和基于數(shù)字電路的方波抖動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。模擬正弦驅(qū)動(dòng)的最大優(yōu)點(diǎn)是諧波小，能量損失小，噪聲小;其缺點(diǎn)是控制不靈活。數(shù)字方波驅(qū)動(dòng)的最大優(yōu)點(diǎn)是控制靈活，但諧波太多，噪聲非常大。

為了有效地彌補(bǔ)兩個(gè)抖動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式的缺點(diǎn)，讓兩者之間取長(zhǎng)補(bǔ)短，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種數(shù)字化的模擬驅(qū)動(dòng)方式，有效地解決了二者之間的矛盾。……