论文摘要：光纤陀螺惯性测量组合温控技术的优化

采用光纤陀螺(FOG, Fiber Optic Gyroscopes)的捷联惯导系统 (SINS, strap-down inertial navigation system)被认为是一种极具发展潜力的导航系统。然而因陀螺对温度敏感度大，温度漂移成为主要误差源之一，惯性测量组合(IMU, inertial measurement unit)的性能会受到外部环境温度变化的负面影响。进行温度控制或温度补偿是解决此问题的有效途径。但由于温度补偿法存在建模准确度不高，补偿效果有限等缺点，在高精度光纤陀螺导航系统中，特别是在系统工作时间长、环境温度不稳定的情况下，采取温度控制则成为较好的选择。 以战术级光纤陀螺惯性测量组合为研究对象，分析了环境温度与其测量精度的关系。为抑制外界温度对IMU的干扰，提出了一种实用的IMU温度控制方法，即根据IMU的热分析与仿真，优化温度控制方案和控制算法。并基于此方法为IMU设计了基于模糊PID算法的数字式温控系统。研究了温控方案和算法对温控质量的影响，以及有温控、无温控、短时间温控和长时间温控状态对IMU综合性能的影响。试验结果表明：采用分级、分时段控制方案和模糊PID控制算法的数字温控系统具有稳定可靠、速度快和精度高等优点；对IMU进行精密温控，改善了惯性器件的热环境，有助于提高IMU的综合性能。 本文不仅为解决惯导系统启动后缩短惯性器件热平衡过程，使其迅速进入稳定工作状态的问题提供了一种实用方法，也为类似的惯导温度控制系统提供了有益参考。