【摘要】：該文考慮一類諧振式靜電驅(qū)動硅微陀螺的剛度非線性和驅(qū)動力非線性,并考慮這些非線性因素引起的復雜動力學行為(如振動跳變和概周期振動)。首先利用Lagrange方程建立微陀螺振動系統(tǒng)的動力學方程,然后利用多尺度法分析系統(tǒng)動力學方程的周期解,進而討論周期解的Hopf分岔條件,并利用四階Runge-Kutta法數(shù)值模擬時滯受控系統(tǒng)動力學行為隨參數(shù)的演變,驗證理論分析結(jié)果的有效性。研究結(jié)果表明,在1：1內(nèi)共振和較大的載體角速度下,激勵頻率的變化容易引起微陀螺振動系統(tǒng)的多穩(wěn)態(tài)解、跳躍現(xiàn)象和概周期響應等復雜動力學行為；調(diào)節(jié)交流電壓頻率和降低交流電壓幅值可以有效控制微陀螺振動系統(tǒng)的復雜動力學行為,提高微陀螺振動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。根據(jù)上述微陀螺振動系統(tǒng)動力學特性,探索應用時滯位移反饋的方式來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,結(jié)果表明時滯反饋控制是一種有效的控制方式,既可以有效的控制系統(tǒng)振幅,防止系統(tǒng)過度振動,又避免了系統(tǒng)多穩(wěn)態(tài)的出現(xiàn)。根究微陀螺振動系統(tǒng)理論研究結(jié)果,提出一種有效的自適應驅(qū)動與檢測控制的工程實現(xiàn)方法,此方法特征在于智能自適應控制和時滯位移反饋控制。自適應控制的原理是根據(jù)檢測角速度的大小自動控制驅(qū)動方向的幅值,以此來控制系統(tǒng)輸出,同時引入環(huán)境溫度和加速度反饋控制,來提高系統(tǒng)抗干擾能力,并利用時滯位移反饋控制的方法來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[Abstract]:In this paper, the stiffness nonlinear and driving force nonlinear of a class of resonant electrostatic driven silicon microgyroscope are considered, and the complex dynamic behavior (such as vibration jump and almost periodic vibration) caused by these nonlinear factors is considered. Firstly, the dynamic equation of the micro gyro vibration system is established by using the Lagrange equation, and then the periodic solution of the dynamic equation of the system is analyzed by using the multi-scale method, and then the Hopf bifurcation condition of the periodic solution is discussed. The fourth-order Runge-Kutta method is used to simulate the dynamic behavior of time-delay controlled systems with parameters, and the effectiveness of the theoretical analysis results is verified. The results show that the change of excitation frequency can easily lead to the complex dynamic behavior of microgyroscope vibration system, such as multistable solution, jump phenomenon and almost periodic response under 1:1 resonance and large carrier angular velocity. Adjusting the frequency of AC voltage and reducing the amplitude of AC voltage can effectively control the complex dynamic behavior of micro gyro vibration system and improve the stability and reliability of micro gyro vibration system. According to the dynamic characteristics of the vibration system of the micro gyro, the method of applying time delay displacement feedback to improve the stability of the system is explored. The results show that the time delay feedback control is an effective control mode, which can effectively control the amplitude of the system. To prevent the excessive vibration of the system, and to avoid the emergence of multi-steady state of the system. Based on the theoretical research results of micro gyro vibration system, an effective engineering implementation method of adaptive drive and detection control is proposed, which is characterized by intelligent adaptive control and delayed displacement feedback control. The principle of adaptive control is to automatically control the amplitude of driving direction according to the detection angular velocity, so as to control the output of the system. At the same time, the feedback control of ambient temperature and acceleration is introduced to improve the anti-interference ability of the system. The time-delay displacement feedback control method is used to improve the stability of the system.
【學位授予單位】：上海應用技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH-39;TH113.1

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本文編號：2484565