本文關鍵詞：微機械陀螺誤差補償研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微機械陀螺與傳統(tǒng)的機械陀螺相比有成本低、體積小、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點。因此它在導航、汽車電子、游戲產(chǎn)品等領域得到了廣泛的應用。然而,目前微機械技術仍然存在很多限制,包括大的工藝偏差、用于制造微機械結構的材料對溫度和沖擊敏感等。微機械制造工藝的大偏差會造成陀螺的驅(qū)動軸和檢測軸不完全正交,由此導致陀螺的輸出產(chǎn)生嚴重的誤差,稱為正交誤差。同時,微機械材料的物理特性與溫度相關,從而使得微機械陀螺的輸出會隨著溫度的變化而變化,導致其溫度性能很差。另外,由于微機械結構對沖擊敏感,外界大的沖擊干擾會使微機械陀螺的輸出出現(xiàn)很大的沖擊信號,稱為線性加速度誤差。然而,目前的微機械陀螺產(chǎn)品沒有考慮這些誤差的影響,從而導致其精度還無法滿足市場運用的高性能要求。因此,本文針對這三個問題分別提出了解決方法。首先,本文提出了改進的PID控制器來補償微機械陀螺的正交誤差。在閉環(huán)補償回路中加入了判斷處理器來根據(jù)正交誤差值選擇當前時刻最合適的補償算法。同時,改進了PID控制器中的積分器防止積分超調(diào)。其次,針對微機械陀螺的溫度特性,提出利用最小二乘法來分段擬合微機械陀螺的零偏輸出。最后,針對微機械陀螺的線性加速度誤差,提出了一種改進的抗野值自適應卡爾曼濾波算法來剔除線性加速度導致的陀螺輸出野值數(shù)據(jù)。考慮野值存在情況下對算法新息的影響,提出了改進的噪聲估計方程來實時更新最優(yōu)估計。本文在MATLAB中完成了上述三個算法的仿真驗證工作。首先,建立了微機械陀螺的系統(tǒng)模型,在提出的自適應PID補償?shù)淖饔孟?微機械陀螺的正交誤差由同步解調(diào)補償?shù)?0.350V減小到-0.005V。經(jīng)過溫度補償后,得到微機械陀螺溫度擬合誤差方差由1.827e-006減小到2.7545e-009。最后進行了線性加速度誤差補償算法仿真驗證,結果說明該算法可以有效的剔除加速度干擾引入陀螺輸出中的野值,微機械陀螺系統(tǒng)經(jīng)過抗野值自適應卡爾曼濾波補償后,誤差殘差由0.0380減小到0.0014。
【關鍵詞】：微機械陀螺儀 誤差補償 正交誤差 溫度誤差 線性加速度誤差
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN966
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 微機械陀螺應用背景10-11
• 1.2 課題研究意義11-12
• 1.3 微機械陀螺誤差研究現(xiàn)狀12-16
• 1.4 論文主要工作和結構安排16-17
• 第二章 微機械陀螺工作原理與誤差特性分析17-31
• 2.1 電容式振動微機械陀螺工作原理17-20
• 2.1.1 科里奧利力17-18
• 2.1.2 電容檢測原理18
• 2.1.3 振動式微機械陀螺力學分析18-20
• 2.2 微機械陀螺系統(tǒng)建模20-23
• 2.3 微機械陀螺正交誤差特性23-26
• 2.3.1 正交誤差產(chǎn)生原因23-25
• 2.3.2 仿真分析25-26
• 2.4 微機械陀螺溫度特性26-29
• 2.5 微機械陀螺線性加速度誤差特性29-30
• 2.6 本章小結30-31
• 第三章 微機械陀螺誤差補償理論基礎31-44
• 3.1 正交誤差補償理論基礎31-35
• 3.1.1 同步解調(diào)31-32
• 3.1.2 基于PID控制器的閉環(huán)回路補償32-34
• 3.1.3 PID的參數(shù)整定34-35
• 3.2 基于最小二乘法的溫度補償理論基礎35-37
• 3.3 線性加速度誤差補償理論基礎37-42
• 3.3.1 卡爾曼濾波算法37-40
• 3.3.2 基于 3σ 準則的抗野值算法40-41
• 3.3.3 基于 3σ 準則的抗野值卡爾曼濾波算法仿真41-42
• 3.4 本章小結42-44
• 第四章 微機械陀螺誤差補償算法研究44-56
• 4.1 基于改進的PID控制的正交誤差補償算法44-48
• 4.1.1 閉環(huán)補償回路44-45
• 4.1.2 相位校正與解調(diào)算法45-47
• 4.1.3 改進的PID控制算法47-48
• 4.2 基于分段擬合的溫度補償48-51
• 4.2.1 數(shù)據(jù)預處理48-50
• 4.2.2 溫度誤差的分段擬合補償50-51
• 4.3 線性加速度誤差補償算法51-54
• 4.3.1 陀螺系統(tǒng)建模51-52
• 4.3.2 改進的自適應卡爾曼濾波算法52-53
• 4.3.3 抗野值處理53-54
• 4.4 本章小結54-56
• 第五章 微機械陀螺誤差補償算法仿真驗證56-74
• 5.1 正交誤差補償算法仿真結果與分析56-64
• 5.1.1 仿真結果57-63
• 5.1.2 實驗數(shù)據(jù)與結果分析63-64
• 5.2 溫度補償仿真結果與分析64-68
• 5.2.1 全段擬合仿真結果64-65
• 5.2.2 分段擬合仿真結果65-67
• 5.2.3 實驗數(shù)據(jù)與結果分析67-68
• 5.3 線性加速度誤差補償算法仿真結果與分析68-72
• 5.3.1 仿真結果68-72
• 5.3.2 實驗數(shù)據(jù)與結果分析72
• 5.4 本章小結72-74
• 第六章 總結與展望74-76
• 6.1 工作總結74
• 6.2 工作展望74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-81
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果81-82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 呂志清;哥氏振動陀螺[J];壓電與聲光;2004年02期

2 陳維娜;曾慶化;李榮冰;劉建業(yè);;微機械陀螺溫度混合線性回歸補償方法[J];中國慣性技術學報;2012年01期

  本文關鍵詞：微機械陀螺誤差補償研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：390037