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光纤惯组的第二级温控系统算法设计与仿真

更新时间：2019-10-25 07:19:30 大小：461K 上传用户：杨义查看TA发布的资源 标签：光纤温控系统 下载积分：0分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

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第 40卷ꢀ 第 6期 ꢀ  
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激 光 与 红 外  
Vol. 40, No. 6  
June, 2010  
ꢀ
2010年 6月 ꢀ  
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LASERꢀ &ꢀ INFRARED  
ꢀ
ꢀ 文章编号: 1001ꢀ5078( 2010) 06ꢀ0648ꢀ05  
ꢁ 光电技术与系统 ꢁ  
光纤惯组的第二级温控系统算法设计与仿真  
陈ꢀ 勇, 李ꢀ 蕊, 祝天瑞  
(重庆邮电大学 网络化控制与智能仪器仪表教育部重点实验室, 重庆 400065)  
摘ꢀ 要: 由于光纤惯性测量组合对温度的敏感性, 故需采用温控系统对惯组的温度进行控制以  
保证温度敏感器件的精度和稳定性。为了获得更好的控制效果, 本文采用两级温控方案, 重点  
针对光纤惯性测量组合温控系统的第二级温控系统进行加热方案的论证, 对光纤陀螺和加速  
度计进行热仿真分析, 优化温度控制方案, 并提出用遗传算法优化模糊 PID控制器的量化因子  
和比例因子, 由此优化控制规则和隶属度函数。仿真结果表明, 这种算法能够获得比常规模糊  
PID控制更好的控制效果, 大大改善了系统的性能。  
关键词: 光纤陀螺; 惯性测量组合; 加速度计; 热仿真; 遗传算法; 模糊 PID  
中图分类号: TP273ꢀ  
ꢀ ꢀ 文献标识码: B  
Design and simulation in temperature control algorithm of the second  
scale temperature control system on the FOG IMU  
CHEN Yong, L IRui, ZHU T ianꢀru i  
( K ey Laboratory of Network Control& In telligent Instrum en,t M in istry of Education, Chongq ing Un iversity of  
Posts and Telecomm un ications, Chongq ing 400065, Ch ina)  
Abstract: Since the FOG ( fiberꢀoptic gyroscope) and MI U ( inertial measurem ent unit) are sensitive to temperatare,  
temperatare com trol system must be used in the devices to guarantee the accuracy and stab ility. A wt oꢀstage control  
schem e is adopted and the paperm ain ly introduces the developm ent of the second stage. The design of the tem perature  
control system w as described. M odelling of the FOG and IMU w as set up and smi ulation was m ade. GeneticA lgorithm  
( GA) w as used in the control schem e. The qualifuying and ratio factors of the fuzzy PID controller w as optmi ized.  
Results show that the algorithm effectively mi prove the perform ance of the tem perature con trol system.  
Key w ords: fiber optic gyroscope; inertial m easurem ent un it; accelerom eter; thermal sim ulation; genetic algorithm;  
fuzzy PID  
1ꢀ 引ꢀ 言  
光纤陀螺对温度具有非常高的敏感性, 工业化  
而遗传算法是一种寻求全局最优并且不需任何初始  
信息的高优化方法。本文把遗传算法对光纤惯组温  
控系统的模糊 PID 算法中的量化因子和比例因子进  
行优化。经过数字仿真验证了该算法的有效性和合  
理性, 从而大大提高了整个温控系统的性能。  
2ꢀ 系统方案  
要求光纤惯组工作温度为 - 40~ + 60  , 因此容易  
产生因环境温度变化导致温度场不均匀而极大地影  
响了系统的精度与工作稳定性[ 1 ] 。如何在启动时  
限内控制光纤惯组到规定温度以保证各部件正常工  
作已成为一个重要的研究课题。  
2. 1ꢀ 加热功率计算  
光纤惯组温控系统采取两级温控, 一级针对惯  
惯组的温控系统是保持陀螺及加速度计精度与  
性能的重要保证。在设计温控系统时, 常规的控制  
算法采用 PID 及模糊 PID 控制, 但它们需要较多的  
经验知识并且在优化过程中极易陷入局部最优点。  
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ꢀ
ꢀ 基金项目: 重庆市教委项目 ( No. K J090525)资助。  
ꢀ 作者简介: 陈ꢀ 勇 ( 1963- ), 男, 教 授, 博士, 研究方向为智能机  
械及自动化装置或智能仪器表。 Eꢀm ail: chenyong@ cqup.t edu. cn  
ꢀ 收稿日期: 2010ꢀ02ꢀ08; 修订日期: 2010ꢀ03ꢀ25  

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