基于偶極子補(bǔ)償法的硅微機(jī)械陀螺儀帶寬拓展
本文關(guān)鍵詞:基于偶極子補(bǔ)償法的硅微機(jī)械陀螺儀帶寬拓展,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:硅微機(jī)械陀螺儀的機(jī)械靈敏度與驅(qū)動(dòng)和檢測模態(tài)的諧振頻率差Δf成反比,而Δf處的諧振峰是影響陀螺帶寬的直接因素,帶寬約0.54Δf,因此,帶寬和機(jī)械靈敏度往往成為兩個(gè)互為矛盾的指標(biāo)。基于自動(dòng)控制原理中介紹的偶極子理論提出了偶極子補(bǔ)償控制技術(shù),該方法在不影響機(jī)械靈敏度的前提下可有效拓展陀螺帶寬。首先,對涉及到的雙質(zhì)量硅微機(jī)械陀螺儀的結(jié)構(gòu)形式和工作原理進(jìn)行了介紹,指出陀螺實(shí)際工作的檢測模態(tài)是由檢測同相和反相模態(tài)疊加而成,設(shè)計(jì)了陀螺開環(huán)檢測回路,分析了帶寬是由驅(qū)動(dòng)反相和檢測反相模態(tài)的諧振頻率差決定,并結(jié)合檢測力反饋激勵(lì)法驗(yàn)證了上述結(jié)論;其次,根據(jù)偶極子工作原理設(shè)計(jì)了偶極子補(bǔ)償控制器的系統(tǒng)傳遞函數(shù)和電路,并對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了電路參數(shù)的準(zhǔn)確性;最后,基于偶極子補(bǔ)償控制器建立了硅微機(jī)械陀螺儀閉環(huán)檢測系統(tǒng),分析了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并對該系統(tǒng)的帶寬特性進(jìn)行了仿真和測試,結(jié)果顯示帶寬由原來的13 Hz拓展到了76 Hz,很好地證明了本文提出方法的可行性。此外,鑒于雙質(zhì)量陀螺的實(shí)際檢測模態(tài),在消除了第一個(gè)Δf諧振峰對帶寬的影響后,由檢測同、反相模態(tài)疊加產(chǎn)生的共軛零點(diǎn)引起的幅值谷為帶寬進(jìn)一步提高的限制因素。
【作者單位】: 中北大學(xué)電子測試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院;
【關(guān)鍵詞】: 硅微機(jī)械陀螺儀 偶極子補(bǔ)償 帶寬拓展 模態(tài)疊加 諧振峰 控制器設(shè)計(jì)
【基金】:國家杰出青年科學(xué)基金(51225504) 國家973計(jì)劃(2012CB723404) 國家自然科學(xué)基金委員會和中國工程物理研究院聯(lián)合基金(U1230114) 中北大學(xué)基金項(xiàng)目資助
【分類號】:TN96
【正文快照】: 1引言硅微機(jī)械陀螺儀用于測量輸入角速率信息,最早出現(xiàn)于上世紀(jì)八九十年代,基于哥氏效應(yīng)原理,采用微機(jī)械(microelectromechanical systems,MEMS)加工工藝制成,擁有體積小、成本低、重量輕、可靠性高、可批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),在慣性導(dǎo)航、汽車安全、機(jī)器人、消費(fèi)電子等領(lǐng)域有著廣泛
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本文關(guān)鍵詞:基于偶極子補(bǔ)償法的硅微機(jī)械陀螺儀帶寬拓展,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號:509622
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