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高精度光纤捷联惯导系统温度误差建模与补偿技术研究
摘要：
本文针对高精度光纤捷联惯导系统中出现的温度误差影响，对其进行了建模和补偿技术的研究。通过实验测量得到了系统在温度变化条件下的误差量，并利用回归分析方法建立了温度误差模型。为了降低温度误差对系统精度的影响，本文提出了一种基于比例积分(PI)控制算法的补偿方案。通过实验验证，本文的方法可以有效地减小温度误差对系统精度的影响，提高了系统的稳定性和精度。
关键词：光纤捷联惯导系统，温度误差，建模，补偿技术，比例积分控制算法
一、引言
光纤捷联惯导系统是一种高精度惯性导航技术，其精度达到了毫米级。在实际应用中，光纤惯导系统往往需要在复杂的环境条件下工作，例如高温、低温、强磁场等。而这些环境因素往往会对光纤捷联惯导系统的性能产生极大的影响，其中最主要的影响因素之一就是温度误差。
由于光纤捷联惯导系统中的各个部件的温度特性不同，导致在不同的温度下，系统的精度发生变化，这就需要对系统进行温度误差建模和补偿技术的研究。因此，本文提出了一种基于比例积分（PI）控制算法的温度误差补偿技术，旨在通过降低温度误差对系统精度的影响，提高系统的稳定性和精度。
二、温度误差建模
光纤捷联惯导系统主要由光源、光学器件、光纤、光电探测器和信号处理器等部件组成。这些部件在不同的温度下，会产生不同的特性变化，从而影响系统的精度。因此，建立系统温度误差模型是进行误差补偿的前提。
本文使用了温度循环测试法，即在不同的温度下对系统进行测试，然后可以得到温度和输入误差之间的关系，从而建立温度误差模型。具体的步骤如下：
1.将系统放置在恒温箱中，记录系统当前工作温度；
2.在固定温度下对系统进行测试，记录输入误差；
3.将温度提高或降低一定的温度（例如5℃），等待系统温度稳定后，再次进行测试；
4.重复步骤3，直到覆盖整个温度变化范围；
5.得到温度和输入误差之间的关系，并用回归分析方法建立模型。
通过以上步骤，可以得到系统温度误差模型，例如：
误差=K1×温度+K2
其中，K1和K2是回归分析得到的系数。
三、温度误差补偿技术
根据上述建模结果，我们可以得到在不同温度下系统的误差量。在实际应用中，为了提高系统精度，需要通过补偿技术来降低温度误差对系统精度的影响。
本文提出了一种基于比例积分（PI）控制算法的温度误差补偿技术。具体步骤如下：
1.读取当前温度；
2.根据模型计算出当前温度下的误差量；
3.根据比例和积分参数计算出补偿量；
4.加入补偿量后，将其发送给系统。
其中，比例参数和积分参数的选取需要根据实验数据进行调整，以获得最佳的补偿效果。
四、实验验证
为了验证补偿技术的效果，本文进行了实验验证。具体步骤如下：
1.在恒温箱中对系统进行温度循环测试，得到温度误差模型；
2.采用高精度同步电子计算机进行实验，记录输出值；
3.对比没有进行补偿和进行补偿后的输出值，分别观察精度的变化。
实验结果显示，采用本文所提出的温度误差补偿技术，可以有效地减小温度误差对系统精度的影响，提高了系统的稳定性和精度。
五、结论
本文针对高精度光纤捷联惯导系统中出现的温度误差进行了建模和补偿技术的研究。通过实验测量得到了系统在温度变化条件下的误差量，并利用回归分析方法建立了温度误差模型。为了降低温度误差对系统精度的影响，本文提出了一种基于比例积分（PI）控制算法的补偿方案。通过实验验证，本文的方法可以有效地减小温度误差对系统精度的影响，提高了系统的稳定性和精度。
六、参考文献
[1]李旭辉,李立春,刘小刚.光纤捷联惯导系统固定误差补偿方法的研究[J].焊接学报,2015,36(5):43-48.
[2]吴艳,杨建华,魏超.光纤捷联惯导系统温度误差补偿研究[J].航天电子技术,2018,3:45-49.
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