本文關(guān)鍵詞：硅微機(jī)械陀螺儀滑模變結(jié)構(gòu)控制研究

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【摘要】：硅微機(jī)械陀螺儀自問(wèn)世以來(lái)以其小體積、低成本、高可靠性等優(yōu)勢(shì)受到高度關(guān)注。微機(jī)械振動(dòng)式陀螺儀是基于哥氏效應(yīng),通過(guò)檢測(cè)由哥氏加速度產(chǎn)生的質(zhì)量塊振動(dòng),間接測(cè)量出載體的旋轉(zhuǎn)角速度。為保證陀螺儀的測(cè)量精度,需對(duì)其驅(qū)動(dòng)模態(tài)的振幅進(jìn)行精確的穩(wěn)定化控制。本課題針對(duì)陀螺儀驅(qū)動(dòng)模態(tài)的閉環(huán)控制問(wèn)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(duì)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(jī)械陀螺儀控制方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分析各類控制方法的優(yōu)缺點(diǎn),闡述滑�？刂品ǖ膬�(yōu)勢(shì)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(jī)械陀螺儀的工作原理及其數(shù)學(xué)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(shè)計(jì),建立了微機(jī)械陀螺滑模控制的理論模型,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(jí)仿真。建立了Simulink仿真模型,對(duì)系統(tǒng)的收斂速率、跟蹤誤差、滑模面的抖動(dòng)以及系統(tǒng)抗干擾能力等進(jìn)行了仿真分析。驗(yàn)證了控制器的有效性以及系統(tǒng)對(duì)瞬時(shí)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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。提出了基于實(shí)時(shí)頻率控制字調(diào)節(jié)的頻率跟蹤算法、基于實(shí)時(shí)相位控制字調(diào)節(jié)的相位同步算法和實(shí)時(shí)偏置跟蹤的新型積分算法。設(shè)計(jì)了參考信號(hào)、頻率跟蹤、相位同步、積分環(huán)節(jié)、控制器等模塊,通過(guò)Modelsim仿真驗(yàn)證了各模塊功能及控制系統(tǒng)的可行性。(5)搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),對(duì)各個(gè)模塊功能和整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本文設(shè)計(jì)的滑模控制器能實(shí)現(xiàn)陀螺儀驅(qū)動(dòng)模態(tài)的閉環(huán)控制。
【關(guān)鍵詞】：硅微機(jī)械陀螺儀 滑模控制 驅(qū)動(dòng)技術(shù) 數(shù)字電路
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)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?jī)?nèi)容18-20
• 2 微陀螺儀滑�？刂苹驹�20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 微機(jī)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(jī)械陀螺儀的數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.2.3 電磁式硅微機(jī)械陀螺儀的基本原理23
• 2.3 滑�？刂破鞯脑O(shè)計(jì)23-26
• 2.3.1 滑模運(yùn)動(dòng)的定義24-25
• 2.3.2 滑模面與趨近律設(shè)計(jì)25-26
• 2.4 陀螺滑模控制器的理論模型26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 3 滑模控制器的系統(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(dòng)電壓信號(hào)仿真分析32-33
• 3.4.3 滑模面的抖動(dòng)情況33
• 3.5 系統(tǒng)抗噪性能分析33-43
• 3.5.1 瞬時(shí)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(shè)計(jì)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(hào)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 滑模控制器模塊52-53
• 4.2.5 積分模塊53-57
• 4.2.6 AD/DA驅(qū)動(dòng)模塊57-58
• 4.3 Modelsim開(kāi)環(huán)仿真測(cè)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(shí)驗(yàn)與測(cè)試62-72
• 5.1 引言62
• 5.2 測(cè)試平臺(tái)的搭建62
• 5.3 模塊測(cè)試62-67
• 5.3.1 DDS硬件電路測(cè)試62-64
• 5.3.2 FPGA正弦信號(hào)發(fā)生測(cè)試64-65
• 5.3.3 相位同步模塊測(cè)試65-66
• 5.3.4 積分器模塊測(cè)試66-67
• 5.4 系統(tǒng)開(kāi)環(huán)測(cè)試67-69
• 5.5 系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)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(xiàn)76-80
• 附錄80
• A作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文80
• B作者在攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)專利80

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