论文摘要：高精度光纤IMU温控系统设计与实现

高精度位置姿态系统(Position and Orientation System, POS)是制约我国高分辨率航空遥感的瓶颈，惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)是其核心部件。本文针对光纤陀螺IMU中的惯性仪表对温度变化的敏感度大及温度漂移成为其主要误差源之一的问题，设计并实现了以DSP为核心的高精度光纤IMU多路温度控制系统。本文的主要研究内容有如下几个方面：第二章，设计了光纤IMU温度控制系统的总体方案。运用传热学的相关理论知识分析了光纤IMU的热量传递方式，优化了光纤IMU热源与温度采集点的分布，设计了光纤IMU多路、分级和分时段温度控制方案，在保证控制精度的情况下，缩短了调节时间。第三章，针对常规PID控制在解决温度控制系统具有的延迟和不确定干扰方面的不足，为光纤IMU温度控制系统设计了模糊自适应整定PID控制器与Smith预估器相结合的模糊自适应整定PID-Smith控制器。仿真结果表明该控制器不仅可以有效地控制延迟问题，而且具有很好的自适应和抗干扰能力。第四章，完成了高精度光纤IMU温控系统软硬件的设计。根据光纤IMU温度控制系统总体设计方案，从器件选型、电路设计等方面对系统的硬件进行了详细设计。设计了光纤IMU温度控制系统的工作流程，并完成了Smith控制程序、加热功率设置程序及上位机接收程序的设计和实现。第五章，进行了高精度光纤IMU温度控制系统试验研究。采用分级、分时段及PID-Smith控制方案的数字温控系统对光纤IMU进行温度控制，试验结果表明此方案具有调节速度快、稳定可靠和控制精度高等优点。