本文關鍵詞：硅微機械陀螺儀滑模變結(jié)構(gòu)控制研究

  更多相關文章： 硅微機械陀螺儀 滑�？刂� 驅(qū)動技術(shù) 數(shù)字電路

【摘要】：硅微機械陀螺儀自問世以來以其小體積、低成本、高可靠性等優(yōu)勢受到高度關注。微機械振動式陀螺儀是基于哥氏效應,通過檢測由哥氏加速度產(chǎn)生的質(zhì)量塊振動,間接測量出載體的旋轉(zhuǎn)角速度。為保證陀螺儀的測量精度,需對其驅(qū)動模態(tài)的振幅進行精確的穩(wěn)定化控制。本課題針對陀螺儀驅(qū)動模態(tài)的閉環(huán)控制問題,研究基于滑�？刂扑惴ǖ耐勇輸�(shù)字化閉環(huán)控制系統(tǒng),對提高陀螺儀的性能有著重要意義。論文的主要工作內(nèi)容如下:(1)綜述微機械陀螺儀控制方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分析各類控制方法的優(yōu)缺點,闡述滑�？刂品ǖ膬�(yōu)勢及其發(fā)展歷程,確定了論文的主要內(nèi)容。(2)研究了硅微機械陀螺儀的工作原理及其數(shù)學模型,依據(jù)陀螺閉環(huán)控制需求完成了滑模面和趨近律的設計,建立了微機械陀螺滑�？刂频睦碚撃Ｐ�,優(yōu)化了模型參數(shù)。(3)研究了微陀螺滑�？刂葡到y(tǒng)的系統(tǒng)級仿真。建立了Simulink仿真模型,對系統(tǒng)的收斂速率、跟蹤誤差、滑模面的抖動以及系統(tǒng)抗干擾能力等進行了仿真分析。驗證了控制器的有效性以及系統(tǒng)對瞬時和持續(xù)的脈沖干擾、白噪聲干擾、環(huán)路增益變化等不同噪聲干擾的抑制能力。(4)研究了滑�？刂破鞯倪壿嬙O計與實現(xiàn)方法。提出了基于實時頻率控制字調(diào)節(jié)的頻率跟蹤算法、基于實時相位控制字調(diào)節(jié)的相位同步算法和實時偏置跟蹤的新型積分算法。設計了參考信號、頻率跟蹤、相位同步、積分環(huán)節(jié)、控制器等模塊,通過Modelsim仿真驗證了各模塊功能及控制系統(tǒng)的可行性。(5)搭建實驗測試平臺,對各個模塊功能和整個控制系統(tǒng)進行測試。閉環(huán)系統(tǒng)實驗結(jié)果證明本文設計的滑�？刂破髂軐崿F(xiàn)陀螺儀驅(qū)動模態(tài)的閉環(huán)控制。
【關鍵詞】：硅微機械陀螺儀 滑�？刂� 驅(qū)動技術(shù) 數(shù)字電路
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN96
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 引言8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-17
• 1.3 滑�？刂频陌l(fā)展17-18
• 1.4 論文研究內(nèi)容18-20
• 2 微陀螺儀滑�？刂苹驹�20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 微機械陀螺儀工作原理20-23
• 2.2.1 哥氏定理20-22
• 2.2.2 硅微機械陀螺儀的數(shù)學模型22-23
• 2.2.3 電磁式硅微機械陀螺儀的基本原理23
• 2.3 滑�？刂破鞯脑O計23-26
• 2.3.1 滑模運動的定義24-25
• 2.3.2 滑模面與趨近律設計25-26
• 2.4 陀螺滑�？刂破鞯睦碚撃Ｐ�26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 3 滑�？刂破鞯南到y(tǒng)建模與仿真28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 閉環(huán)系統(tǒng)中的S-函數(shù)28-29
• 3.3 閉環(huán)系統(tǒng)的模型建立29-30
• 3.4 仿真結(jié)果與分析30-33
• 3.4.1 控制系統(tǒng)收斂速率與誤差30-32
• 3.4.2 驅(qū)動電壓信號仿真分析32-33
• 3.4.3 滑模面的抖動情況33
• 3.5 系統(tǒng)抗噪性能分析33-43
• 3.5.1 瞬時噪聲抑制能力33-39
• 3.5.2 加入持續(xù)噪聲分析39-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 4 滑�？刂破鞯倪壿嬙O計44-62
• 4.1 引言44
• 4.2 閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)44-58
• 4.2.1 參考信號模塊45-49
• 4.2.2 頻率跟蹤模塊49-51
• 4.2.3 相位同步模塊51-52
• 4.2.4 滑�？刂破髂K52-53
• 4.2.5 積分模塊53-57
• 4.2.6 AD/DA驅(qū)動模塊57-58
• 4.3 Modelsim開環(huán)仿真測試58-61
• 4.4 滑�？刂破鞯馁Y源消耗分析61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 5 實驗與測試62-72
• 5.1 引言62
• 5.2 測試平臺的搭建62
• 5.3 模塊測試62-67
• 5.3.1 DDS硬件電路測試62-64
• 5.3.2 FPGA正弦信號發(fā)生測試64-65
• 5.3.3 相位同步模塊測試65-66
• 5.3.4 積分器模塊測試66-67
• 5.4 系統(tǒng)開環(huán)測試67-69
• 5.5 系統(tǒng)閉環(huán)測試69
• 5.6 本章小結(jié)69-72
• 6 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 工作總結(jié)72-73
• 6.2 展望73-74
• 致謝74-76
• 參考文獻76-80
• 附錄80
• A作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表論文80
• B作者在攻讀碩士學位期間申請專利80

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本文編號：782826