本文關(guān)鍵詞：基于偶極子補償法的硅微機械陀螺儀帶寬拓展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硅微機械陀螺儀的機械靈敏度與驅(qū)動和檢測模態(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,帶寬和機械靈敏度往往成為兩個互為矛盾的指標�；谧詣涌刂圃碇薪榻B的偶極子理論提出了偶極子補償控制技術(shù),該方法在不影響機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)量硅微機械陀螺儀的結(jié)構(gòu)形式和工作原理進行了介紹,指出陀螺實際工作的檢測模態(tài)是由檢測同相和反相模態(tài)疊加而成,設(shè)計了陀螺開環(huán)檢測回路,分析了帶寬是由驅(qū)動反相和檢測反相模態(tài)的諧振頻率差決定,并結(jié)合檢測力反饋激勵法驗證了上述結(jié)論;其次,根據(jù)偶極子工作原理設(shè)計了偶極子補償控制器的系統(tǒng)傳遞函數(shù)和電路,并對相關(guān)內(nèi)容進行了仿真,驗證了電路參數(shù)的準確性;最后,基于偶極子補償控制器建立了硅微機械陀螺儀閉環(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)量陀螺的實際檢測模態(tài),在消除了第一個Δf諧振峰對帶寬的影響后,由檢測同、反相模態(tài)疊加產(chǎn)生的共軛零點引起的幅值谷為帶寬進一步提高的限制因素。
【作者單位】： 中北大學電子測試技術(shù)重點實驗室;東南大學儀器科學與工程學院;
【關(guān)鍵詞】： 硅微機械陀螺儀 偶極子補償 帶寬拓展 模態(tài)疊加 諧振峰 控制器設(shè)計
【基金】：國家杰出青年科學基金(51225504) 國家973計劃(2012CB723404) 國家自然科學基金委員會和中國工程物理研究院聯(lián)合基金(U1230114) 中北大學基金項目資助
【分類號】：TN96
【正文快照】： 1引言硅微機械陀螺儀用于測量輸入角速率信息,最早出現(xiàn)于上世紀八九十年代,基于哥氏效應原理,采用微機械(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,在慣性導航、汽車安全、機器人、消費電子等領(lǐng)域有著廣泛

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 喬會敏;張嘉易;郝永平;王磊;;一種微機械陀螺儀誤差的高精度補償方法[J];國外電子測量技術(shù);2012年08期

2 呂印新;肖前貴;楊柳慶;;MEMS陀螺隨機誤差建模與補償[J];電子測量技術(shù);2012年12期

3 孫偉;初婧;丁偉;李瑞豹;;基于IMU旋轉(zhuǎn)的MEMS器件誤差調(diào)制技術(shù)研究[J];電子測量與儀器學報;2015年02期

4 吳天準;董景新;劉云峰;趙長德;;梳齒式微加速度計閉環(huán)系統(tǒng)性能的分析與優(yōu)化[J];儀器儀表學報;2006年03期

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 任杰;樊尚春;;一種雙軸電容式微機械加速度計[J];傳感技術(shù)學報;2006年05期

2 戴強;王向展;羅謙;楊洪東;楊謨?nèi)A;;電容式微加速度計開環(huán)模式的非線性模型[J];傳感技術(shù)學報;2007年03期

3 許高斌;朱華銘;陳興;;不等高梳齒電容式三軸MEMS加速度傳感器[J];電子測量與儀器學報;2011年08期

4 李童杰;董景新;劉云峰;孔星煒;趙長德;;MEMS加速度計敏感元件測試儀的設(shè)計與實現(xiàn)[J];國外電子測量技術(shù);2008年04期

5 李童杰;劉云峰;董景新;范達;;力反饋式微機械加速度計剛度的自適應調(diào)整[J];光學精密工程;2010年11期

6 呂印新;肖前貴;楊柳慶;;MEMS陀螺隨機誤差建模與補償[J];電子測量技術(shù);2012年12期

7 羅昊;宋宇;;一種壓電式球形加速度計的設(shè)計與分析[J];電子測量技術(shù);2013年11期

8 劉詩斌;陳露蘭;張韋;王永波;秋頌松;;一種基于磁傳感器的MEMS陀螺標定方法[J];傳感技術(shù)學報;2013年12期

9 程慶;趙偉;戴陳靚;薛濤;李智;;室內(nèi)微型組合導航計算機設(shè)計[J];電子測量技術(shù);2014年02期

10 陳明明;高國偉;畢新磊;潘宏生;;基于ARMA建模的MEMS陀螺隨機誤差補償改進算法研究[J];傳感器世界;2014年05期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周吳;微加速度計的機電耦合特性及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西南交通大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 姜巍;基于連續(xù)時間反饋原理的閉環(huán)加速度計ASIC設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

2 齊向昆;閉環(huán)電容式微加速度計接口ASIC研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

3 司朝偉;低功耗閉環(huán)加速度計接口ASIC設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

4 陳煒;閉環(huán)微加速度計系統(tǒng)性能分析與優(yōu)化[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

5 段寶明;單片集成CMOS-MEMS三軸電容式加速度傳感器[D];合肥工業(yè)大學;2013年

6 李山;閉環(huán)電容式加速度計自檢測電路設(shè)計[D];哈爾濱理工大學;2013年

7 劉曉武;基于MEMS陀螺儀的三維姿態(tài)傳感器的設(shè)計[D];西安工業(yè)大學;2014年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 袁贛南;梁海波;何昆鵬;謝燕軍;;MEMS陀螺隨機漂移的狀態(tài)空間模型分析及應用[J];傳感技術(shù)學報;2011年06期

2 談振藩;張勤拓;;MEMS陀螺誤差辨識與補償[J];傳感器與微系統(tǒng);2010年03期

3 劉天亮;高勝利;;硅微陀螺儀隨機漂移建模及濾波[J];電子測量技術(shù);2010年09期

4 滕云龍;師奕兵;;GPS載波相位測量數(shù)據(jù)的時間序列分析建模研究[J];電子測量與儀器學報;2009年09期

5 許高斌;汪祖民;陳興;;SOI特種高g值MEMS加速度計設(shè)計與分析[J];電子測量與儀器學報;2010年06期

6 魏澤松;張嘉易;郝永平;王磊;;溫度對IMU微機械陀螺儀零偏影響及標定補償[J];國外電子測量技術(shù);2011年01期

7 喬會敏;張嘉易;郝永平;王磊;;一種微機械陀螺儀誤差的高精度補償方法[J];國外電子測量技術(shù);2012年08期

8 楊文華;石存杰;秦洪武;王啟唐;李正盛;;基于MEMS傳感器的車載微慣性測量單元設(shè)計[J];傳感器與微系統(tǒng);2013年01期

9 蔡挺;劉明雍;黃博;;基于中心微分Kalman濾波的重力/慣性組合導航[J];國外電子測量技術(shù);2013年01期

10 馬燕玲;賴際舟;呂品;柳敏;劉建業(yè);;一種基于時變噪聲的慣性/陸基無線電導航系統(tǒng)信息融合方法[J];電子測量技術(shù);2013年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉云峰;董景新;;微機械梳齒式加速度計結(jié)構(gòu)設(shè)計的系統(tǒng)考慮[A];2003年慣性儀表與元件學術(shù)交流會論文集[C];2003年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 宋麗君;基于MEMS器件的航向姿態(tài)測量系統(tǒng)的研究[D];西北工業(yè)大學;2007年

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 施芹;王壽榮;楊波;;硅微機械陀螺儀結(jié)構(gòu)中的電容分析[J];測控技術(shù);2005年11期

2 葉甫;王壽榮;程龍;;水平軸硅微機械陀螺儀機電接口模型的電容分析[J];傳感技術(shù)學報;2008年03期

3 閆子波;魏鳴;;微機械陀螺儀的工作原理及其應用[J];電子設(shè)計技術(shù);2009年09期

4 曾輝,周百令,蘇巖,夏敦柱;微機械陀螺儀檢測反饋控制系統(tǒng)研究[J];傳感器技術(shù);2005年03期

5 唐群;王壽榮;;三軸微機械陀螺儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真[J];傳感技術(shù)學報;2006年05期

6 陳淑鈴;楊波;王壽榮;;Z軸硅微機械陀螺儀溫度特性研究[J];電子器件;2008年06期

7 張祺煒;楊波;李宏生;;一種雙線振動硅微機械陀螺儀驅(qū)動檢測電路設(shè)計[J];傳感技術(shù)學報;2008年12期

8 鐘舟;黃麗斌;楊波;;硅微機械陀螺儀模擬信號檢測技術(shù)研究[J];傳感技術(shù)學報;2009年04期

9 周順,張燕娥,蔡體菁,周百令,王壽榮;改進型振動輪式硅微機械陀螺儀的研究[J];東南大學學報;1999年04期

10 許昕;何杰;王文;卜繼軍;;微機械陀螺儀的新進展及發(fā)展趨勢[J];壓電與聲光;2014年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 褚鴻杰;朱欣華;吳建元;蘇巖;;硅微機械陀螺儀數(shù)字化接口設(shè)計[A];中國儀器儀表學會第十二屆青年學術(shù)會議論文集[C];2010年

2 張為斌;方競;;微機械陀螺儀的理論和設(shè)計基礎(chǔ)[A];計算力學研究與進展——中國力學學會青年工作委員會第三屆學術(shù)年會論文集[C];1999年

3 王壽榮;裘安萍;蘇巖;周百令;施芹;;硅微機械陀螺儀技術(shù)開發(fā)與研究[A];2001年飛行器慣性器件學術(shù)交流會論文集[C];2001年

4 周百令;;硅微機械陀螺儀的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[A];2003年慣性技術(shù)科技工作者研討會論文集[C];2003年

5 秦勝杰;張福學;于小龍;;用于旋轉(zhuǎn)彈姿態(tài)控制的微機械陀螺儀組合[A];微機電慣性技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢——慣性技術(shù)發(fā)展動態(tài)發(fā)展方向研討會文集[C];2011年

6 魏靜;朱欣華;褚鴻杰;蘇巖;;熱流微機械陀螺儀檢測電路[A];中國儀器儀表學會第十三屆青年學術(shù)會議論文集[C];2011年

7 孫博華;蔣玉燕;;靜電驅(qū)動壓電檢測微機械陀螺儀的力學分析[A];損傷、斷裂與微納米力學進展：損傷、斷裂與微納米力學研討會論文集[C];2009年

8 梁新建;高世橋;;解耦型微機械陀螺儀氣體阻尼機理分析[A];2007'儀表，，自動化及先進集成技術(shù)大會論文集（二）[C];2007年

9 單光寶;劉佑寶;陳福山;李興凱;;用于MEMS的選擇性電鑄技術(shù)研究[A];2003年慣性儀表與元件學術(shù)交流會論文集[C];2003年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張瓊;電容式微機械陀螺儀的研究[D];中北大學;2009年

2 溫姣;一種新型微機械陀螺儀的結(jié)構(gòu)與檢測系統(tǒng)研究[D];電子科技大學;2011年

3 吳建元;硅微機械陀螺儀數(shù)字化檢測電路研究[D];南京理工大學;2009年

4 徐曉強;電容式微機械陀螺儀的研究[D];北京郵電大學;2010年

5 管繼平;梳狀音叉雙線振動硅微機械陀螺儀的技術(shù)研究[D];電子科技大學;2010年

6 王志飛;全解耦式微機械陀螺儀的研究與設(shè)計[D];燕山大學;2012年

7 周慧;基于FPGA的硅微機械陀螺儀滑�？刂蒲芯縖D];重慶大學;2014年

8 何曉磊;基于非諧振原理的硅微機械陀螺儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[D];東南大學;2006年

9 蔡雄;硅微機械陀螺儀的隨機誤差建模與補償[D];南京理工大學;2011年

10 劉仁輝;振動環(huán)境下足式機器人姿態(tài)獲取方法[D];中南大學;2014年

  本文關(guān)鍵詞：基于偶極子補償法的硅微機械陀螺儀帶寬拓展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：509622