本文關鍵詞： 負剛度效應 硅微陀螺儀 低頻振蕩調(diào)制 模態(tài)匹配 自動頻率調(diào)節(jié)　出處：《中國慣性技術學報》2016年04期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：根據(jù)二階質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性關于諧振頻率對稱的特點,提出了一種低頻振蕩激勵的實時模態(tài)匹配技術,根據(jù)檢測模態(tài)的輸出響應來判別驅(qū)動模態(tài)和檢測模態(tài)的匹配程度。首先簡要介紹了帶頻率調(diào)諧功能的雙質(zhì)量線振動硅微陀螺儀,該陀螺利用負剛度效應來調(diào)節(jié)檢測模態(tài)的諧振頻率;然后通過理論推導以及系統(tǒng)仿真驗證了基于低頻調(diào)制激勵的自動模態(tài)匹配技術的可行性和有效性;最后設計了一種基于現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)的數(shù)字控制電路,并且對同一測試陀螺進行了模態(tài)匹配和模態(tài)不匹配下的性能對比。試驗結果表明,相比模態(tài)不匹配條件下,陀螺零偏穩(wěn)定性從5.89(°)/h提高到1.26(°)/h,角度隨機游走從0.36(°)/√h提高到0.079(°)/√h,性能分別提高了4.7倍和4.6倍。
[Abstract]:According to the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of the second-order mass-spring-damping system, a real-time modal matching technique for low frequency oscillation excitation is proposed. According to the output response of the detection mode, the matching degree between the driving mode and the detection mode is determined. Firstly, the dual mass line vibrating silicon microgyroscope with frequency tuning function is briefly introduced. The gyroscope uses the negative stiffness effect to adjust the resonant frequency of the detection mode. Then the feasibility and effectiveness of the automatic modal matching technique based on low frequency modulation excitation are verified by theoretical derivation and system simulation. Finally, a digital control circuit based on FPGA (Field Programmable Logic Array) is designed, and the performance of the same test gyroscope under mode matching and modal mismatch is compared. Compared with the mode mismatch condition, the stability of the gyroscope is increased from 5.89 (擄/ h) to 1.26 (擄/ h). The angle random walk is increased from 0.36 (擄/ m ~ (-1) h) to 0.079 (擄/ hm ~ (-1) h), and the performance is improved by 4.7 times and 4.6 times, respectively.
【作者單位】： 東南大學儀器科學與工程學院;東南大學微慣性儀表與先進導航技術教育部重點實驗室;
【基金】：江蘇省科技支撐計劃項目(BE2014003-3) 預研基金資助項目(9140A09011313JW06119)
【分類號】：V241.5
【正文快照】： 隨著微機電(MEMS)技術的發(fā)展,越來越多的微傳感器進入各種應用領域,其中,硅微陀螺儀作為MEMS技術的典型代表,具有集體小,成本低,易于批量生產(chǎn),耐沖擊等突出優(yōu)點,使其在軍用和民用領 域有廣泛的應用前景[1]。但目前受加工工藝等因素的制約,硅微陀螺儀的性能還不能滿足高精度領

【參考文獻】

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【共引文獻】

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3 王曉雷;楊成;李宏生;;硅微陀螺儀正交誤差校正系統(tǒng)的分析與設計[J];中國慣性技術學報;2013年06期

4 王曉雷;楊成;李宏生;;一種新型的硅微陀螺儀驅(qū)動幅值檢測和控制方案(英文)[J];中國慣性技術學報;2013年05期

5 曹慧亮;李宏生;王壽榮;楊波;黃麗斌;;MEMS陀螺儀結構模型及系統(tǒng)仿真[J];中國慣性技術學報;2013年04期

6 王曉雷;張印強;楊成;李宏生;;基于數(shù)字鎖相環(huán)控制的硅微陀螺儀驅(qū)動模態(tài)分析與實驗[J];東南大學學報(自然科學版);2013年04期

7 羅兵;王安成;吳美平;;基于相位控制的硅微機械陀螺驅(qū)動控制技術[J];自動化學報;2012年02期

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3 杜世宏;崔燕;;一種硅微陀螺儀的數(shù)據(jù)采集電路設計[A];《制造業(yè)自動化與網(wǎng)絡化制造》學術交流會論文集[C];2004年

4 杜世宏;崔燕;;一種硅微陀螺儀的數(shù)據(jù)采集電路設計[A];先進制造技術論壇暨第三屆制造業(yè)自動化與信息化技術交流會論文集[C];2004年

5 李明輝;高世橋;;解耦型微陀螺儀的設計、制作與性能分析[A];2007'儀表，自動化及先進集成技術大會論文集（二）[C];2007年

6 嚴平;陳穎;;振動式微陀螺驅(qū)動的自動增益控制算法研究[A];第九屆全國振動理論及應用學術會議論文集[C];2007年

7 嚴平;陳穎;;振動式微陀螺驅(qū)動的自動增益控制算法研究[A];第九屆全國振動理論及應用學術會議論文摘要集[C];2007年

8 楊東升;李邦元;王奇;;角速率微陀螺儀ADXRS401的原理與接口電路設計[A];航空裝備保障技術及發(fā)展——航空裝備保障技術專題研討會論文集[C];2006年

9 謝立強;吳學忠;李圣怡;;相關檢測與自動增益控制在音叉式石英微陀螺中的應用[A];中國微米、納米技術第七屆學術會年會論文集（一）[C];2005年

10 孫偉;何小元;;微陀螺運動圖像識別方法的比較與選擇[A];第十三屆全國實驗力學學術會議論文摘要集[C];2012年

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4 侯占強;蝶翼式微陀螺零偏穩(wěn)定性提升關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2012年

5 王冠石;電容式硅微陀螺接口ASIC芯片集成技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

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7 戴波;新型對稱全解耦的雙質(zhì)量硅微陀螺儀結構設計與優(yōu)化[D];東南大學;2015年

8 盧奕鵬;新型壓電式固態(tài)微陀螺的研究[D];上海交通大學;2010年

9 滿海鷗;硅微陀螺的溫度特性研究[D];國防科學技術大學;2009年

10 邵s餾，

本文編號：1471616