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半球谐振陀螺是目前精度最高的固体振动陀螺,具有精度高、寿命长、可靠性高、抗冲击、抗辐射等优点,非常适合用于空间探测领域。目前,国内半球谐振陀螺研究与国外先进水平的差距依然较大,特别是陀螺的零偏稳定性及温度漂移补偿等方面。高性能半球谐振陀螺无法通过进口获得,开展高性能半球谐振陀螺的研究对于促进我国空间探测领域发展,促进国防和经济发展具有重要意义。本文针对半球谐振陀螺数字控制电路温度适应性及陀螺动态特性展开深入研究,为提高半球谐振陀螺环境适应性,拓宽半球谐振陀螺应用范围,提供一些有用的借鉴。论文的主要工作有:1.针对半球谐振陀螺数字控制电路的温度特性进行研究,详细分析了数字控制电路各功能模块(如滤波、差分、AD、DA、驱动放大等电路)在温度变化时产生漂移的机理及漂移程度。理论分析表明,前置滤波及差分电路阻容器件的温度漂移是引起电路总体温漂的主要因素。针对分析结果提出关键位置采用精密阻容器件的方法来降低电路温度漂移,提高测量精度。2.针对陀螺数字控制电路展开温度实验,对电路总体温漂及各主要模块温漂进行了大量实验,实验结果与理论分析取得了一致的结论;同时,为了验证改进方案的效果,开展了精密阻容器件温度实验,在采用温度系数更低的精密电阻电容(10~25ppm/℃)后与采用普通电阻电容(100ppm/℃)时相比,电路总体温漂降低了一个量级,总体测量精度提高了一个量级。3.对半球谐振陀螺的带宽进行了研究,推导出了半球谐振陀螺理论带宽,分析了控制电路各功能模块对于陀螺实际带宽的影响。理论分析表明,制约陀螺实际带宽的主要因素为数字解调低通滤波器截止频率的大小以及陀螺速率控制回路PI参数的设定,需要综合权衡带宽和测量精度要求对以上参数进行优化。4.开展了半球谐振陀螺带宽测试实验,利用角振动转台为陀螺提供正弦角速度输入,测试陀螺输出角速率幅值,同时对所用转台性能进行评估。实验结果表明,在数字低通滤波器截止频率为50Hz时,陀螺实际测得带宽约为2Hz左右。根据理论分析及实验结果,可知带宽测量值较低的原因一方面为数字低通滤波器带宽及陀螺速率控制回路PI参数的限制,另一方面为转台控制及检测精度较低。为提高陀螺实际带宽且使带宽测量更加精确,需要进一步优化陀螺控制参数以及转台控制检测方案。最后,提出了提高陀螺测量带宽的方法,并针对PI参数这一影响因素进行了验证。