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基于参数激励的MEMS陀螺电馈通抑制方法 预览
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作者 赵鹤鸣 郑奋 +2 位作者 程梦梦 徐大诚 郭述文 《中国惯性技术学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期817-821,829共6页
由于硅微陀螺仪材料和加工工艺以及电路上的非理想因素,驱动信号会对敏感检测端产生串扰。为抑制此种串扰,降低驱动激励幅度,采用了基于参数激励法的陀螺驱动模态激励系统。在锁相环控制中新增一个压控振荡器模块,用于输出稳幅的二倍谐... 由于硅微陀螺仪材料和加工工艺以及电路上的非理想因素,驱动信号会对敏感检测端产生串扰。为抑制此种串扰,降低驱动激励幅度,采用了基于参数激励法的陀螺驱动模态激励系统。在锁相环控制中新增一个压控振荡器模块,用于输出稳幅的二倍谐振频率激励信号,即参数激励信号。将此信号与驱动激励信号一同对驱动激励电极进行激励,达到了降低刚度系数来减小驱动对敏感电馈通干扰的目的。实验结果表明,参数激励法对陀螺仪进行激励,将陀螺仪敏感输出信号幅度从141.25 m V降至38.75 m V,Allan方差零偏不稳定性从6.864 (°)/h降至4.316 (°)/h。表明了参数激励法对陀螺仪性能具有一定的提升作用。 展开更多
关键词 硅微陀螺仪 参数激励法 刚度系数 电馈通干扰
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硅微机械陀螺驱动方式研究 预览
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作者 许友平 章晓春 《科技视界》 2018年第24期1-2,8共3页
硅微机械陀螺因其体积小、质量轻、集成度高、功耗低等优良性能特点,已经在军事及民用领域有着非常广泛的应用。为将角度率转换为电信号,需要驱动硅微机械陀螺的质量块进行振荡,采取的驱动方式不同对整个微机械陀螺系统的性能有着非常... 硅微机械陀螺因其体积小、质量轻、集成度高、功耗低等优良性能特点,已经在军事及民用领域有着非常广泛的应用。为将角度率转换为电信号,需要驱动硅微机械陀螺的质量块进行振荡,采取的驱动方式不同对整个微机械陀螺系统的性能有着非常重要的影响。本文对硅微机械陀螺的驱动方式的分类、原理和优劣势等进行研究。 展开更多
关键词 硅微机械陀螺 驱动方式
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一种新型的硅微机械陀螺数字读出系统
3
作者 王玉良 郑旭东 +1 位作者 曾青林 邢朝洋 《导航与控制》 2017年第1期52-56,共5页
为了简化系统设计,进一步改善陀螺的控制性能,提出了一种新型的微机械陀螺数字读出系统方案.该方案采用EPLL和AGC技术实现陀螺驱动模态的相位与幅度闭环控制,采用EPLL技术实现检测模态的信号解调.不仅降低了对陀螺品质因数的要求,而且... 为了简化系统设计,进一步改善陀螺的控制性能,提出了一种新型的微机械陀螺数字读出系统方案.该方案采用EPLL和AGC技术实现陀螺驱动模态的相位与幅度闭环控制,采用EPLL技术实现检测模态的信号解调.不仅降低了对陀螺品质因数的要求,而且省去了低通滤波器的设计.通过仿真实验不仅验证了该方案的可行性,还研究了EPLL参数对陀螺数字读出系统性能的影响.该方案对今后微机械陀螺系统的实现与性能的进一步提高有一定的指导作用,同时也为今后陀螺系统的误差补偿以及自标定、自校准奠定了基础. 展开更多
关键词 硅微机械陀螺 闭环驱动 数字锁相环 解调
硅微陀螺漂移混沌特性分析及预测 预览 被引量:4
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作者 吉训生 王寿荣 《中北大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2011年第5期 567-573,共7页
硅微陀螺漂移具有混沌特性,可以通过相空间重构对漂移进行预测.计算出硅微陀螺漂移序列的Lyapunov指数为0.000 529,估计出随机漂移可预测的时间尺度为1 890,求出相空间重构所需的延迟时间、关联维数和嵌入维数分别为57,7.042和15.以相... 硅微陀螺漂移具有混沌特性,可以通过相空间重构对漂移进行预测.计算出硅微陀螺漂移序列的Lyapunov指数为0.000 529,估计出随机漂移可预测的时间尺度为1 890,求出相空间重构所需的延迟时间、关联维数和嵌入维数分别为57,7.042和15.以相空间重构后的漂移序列为输入变量,提出利用RBF神经网络和陀螺阵列技术,对陀螺静态测试和动态测试时的随机漂移序列进行预测.预测结果表明:基于相空间重构的陀螺静态和动态测试情况下的预测精度可分别提高5.39和2.65倍,优于常用的时序法和未经相空间重构的神经网络法. 展开更多
关键词 混沌 硅微陀螺 RBF神经网络 LYAPUNOV指数 漂移
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硅微机械陀螺谐振频率在线快速测定方法 预览 被引量:8
5
作者 王安成 罗兵 吴美平 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期 607-610,共4页
传统测定硅微机械陀螺谐振频率的扫频法需要记录所有频率输入与幅值响应的值,效率低且实现较为复杂。提出一种在线快速测定方法,根据硅微机械陀螺模态特性,将谐振频率的确定视为寻找幅频函数在定区间上的极大点问题,然后利用黄金分割搜... 传统测定硅微机械陀螺谐振频率的扫频法需要记录所有频率输入与幅值响应的值,效率低且实现较为复杂。提出一种在线快速测定方法,根据硅微机械陀螺模态特性,将谐振频率的确定视为寻找幅频函数在定区间上的极大点问题,然后利用黄金分割搜索法求解该极大值点。仿真显示,在信噪比为50 dB的噪声水平下,仅需少量的样本点即可收敛到真值附近,测量相对误差在10-6量级上。基于FPGA实现了嵌入式测试系统,分别采用传统扫频法和本文方法进行测量,二者得到的结果相近(相对误差在10-6量级上),从而验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 硅微机械陀螺 谐振频率 在线测量 一维搜索 黄金分割
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硅微陀螺信号的自适应UKF滤波处理 预览 被引量:3
6
作者 吉训生 王寿荣 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期 623-627,共5页
针对硅微陀螺零偏重复性差和漂移信号中非线性因素的存在,提出利用AR模型系数实时递推方法对漂移信号进行AR建模,并建立相应的状态方程和量测方程;基于方差膨胀原则的自适应无迹Kalman滤波(AUKF)方法对漂移信号进行处理,采用简化... 针对硅微陀螺零偏重复性差和漂移信号中非线性因素的存在,提出利用AR模型系数实时递推方法对漂移信号进行AR建模,并建立相应的状态方程和量测方程;基于方差膨胀原则的自适应无迹Kalman滤波(AUKF)方法对漂移信号进行处理,采用简化的AUKF滤波过程提高漂移信号滤波的实时性。静态信号和动态测试处理结果表明,简化的AUKF算法效果明显优于UKF滤波和Kalman滤波(KF),滤波后硅微陀螺零偏稳定性提高倍数分别是UKF和KF的3倍和2倍,动态信号滤波后误差减少倍数分别是UKF和KF的1.46和1.34,信号均值不变,但AUKF需要较多的信号处理时间。 展开更多
关键词 硅微陀螺 无迹Kalman滤波(UKF) 自适应估计 非线性滤波 AR模型
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用于旋转弹体态测量的硅微机械陀螺理论和实验研究 预览
7
作者 严庆文 张福学 吴立锋 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第2期 210-214,218,共6页
报道了无驱动结构的硅微机械陀螺,该陀螺用于测量旋转弹圆锥运动时的姿态角和姿态角速率。陀螺的结构决定了其可同时敏感旋转弹在滚动、偏航和俯仰3个方向上的角速度。分析了陀螺的敏感机理并提出了陀螺信号的解算方法。通过模拟圆锥... 报道了无驱动结构的硅微机械陀螺,该陀螺用于测量旋转弹圆锥运动时的姿态角和姿态角速率。陀螺的结构决定了其可同时敏感旋转弹在滚动、偏航和俯仰3个方向上的角速度。分析了陀螺的敏感机理并提出了陀螺信号的解算方法。通过模拟圆锥运动的实验,证明了陀螺敏感机理和解调方法的正确性。最后给出了主要性能指标。 展开更多
关键词 硅微机械陀螺 圆锥运动 旋转弹
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基于FPGA的硅微陀螺仪零偏温度补偿系统的研究 预览 被引量:7
8
作者 王玉良 夏敦柱 《计算机与数字工程》 2009年第6期 181-184,共4页
介绍了温度对硅微陀螺仪的零偏的影响机理,通过温度实验得知零偏随温度变化成复杂的非线性关系,并用最小二乘法拟合出了零偏在~40℃~80℃随温度变化的数学表达式;以FPGA芯片为主要器件设计了零偏温度补偿系统,并进行了温度实验测... 介绍了温度对硅微陀螺仪的零偏的影响机理,通过温度实验得知零偏随温度变化成复杂的非线性关系,并用最小二乘法拟合出了零偏在~40℃~80℃随温度变化的数学表达式;以FPGA芯片为主要器件设计了零偏温度补偿系统,并进行了温度实验测试,测试结果表明补偿效果明显。 展开更多
关键词 硅微陀螺仪 零偏 温度补偿 FPGA
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一种硅微机械陀螺测试转台的实现方法
9
作者 马英麒 《航空精密制造技术》 2008年第3期22-25,共4页
针对硅微机械陀螺的动力学特征,根据硅微机械陀螺测试试验对电机转速平稳可靠和噪声屏蔽要求,偏航轴的控制采用基于DSP的转台数字控制系统,仿真器控制采用Elmo公司的伺服控制系统,提出一套硅微机械陀螺测试台仿真器的解决方案。
关键词 MEMS 微机械陀螺 转台
硅微陀螺仪数字化温度补偿系统的实现 预览 被引量:3
10
作者 顾广清 夏敦柱 +1 位作者 李宏生 王寿荣 《舰船电子工程》 2008年第12期,共5页
分析了温度影响陀螺零偏的机理,由温度实验得出硅微陀螺仪零偏与温度呈较复杂的非线性关系;根据实验数据拟合出零偏与温度在三个温度段内的数学表达式;设计了相应的温度补偿系统,该系统以新华龙C8051F363单片机为核心,根据实时测量的温... 分析了温度影响陀螺零偏的机理,由温度实验得出硅微陀螺仪零偏与温度呈较复杂的非线性关系;根据实验数据拟合出零偏与温度在三个温度段内的数学表达式;设计了相应的温度补偿系统,该系统以新华龙C8051F363单片机为核心,根据实时测量的温度值经由拟合的多项式计算出各温度下的补偿值,将陀螺原始信号减去补偿值即可得到补偿后的陀螺信号。经温控实验测定,在-40℃-80℃的范围内,补偿后陀螺零偏随温度变化的趋势项基本被消除,且陀螺零偏减小了一个数量级,补偿效果明显。 展开更多
关键词 硅微陀螺 零偏 温度补偿 拟合
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旋转载体用硅微机械陀螺的相位研究 预览 被引量:2
11
作者 徐晓松 范京 +2 位作者 刘海林 肖健明 张福学 《北京机械工业学院学报》 2008年第2期 1-4,共4页
介绍了利用旋转载体自旋作为驱动力的硅微机械陀螺的结构和原理,通过对陀螺相位的处理来判断载体的偏转极性。用重力加速度计信号反映载体自旋信号作为基准,通过比较陀螺信号和加速度计信号的相位,再除去两者相位差中所含的滞后值,... 介绍了利用旋转载体自旋作为驱动力的硅微机械陀螺的结构和原理,通过对陀螺相位的处理来判断载体的偏转极性。用重力加速度计信号反映载体自旋信号作为基准,通过比较陀螺信号和加速度计信号的相位,再除去两者相位差中所含的滞后值,进而可以判断载体在空间中实际偏转方向。 展开更多
关键词 旋转载体 硅微机械陀螺 相位 滞后值
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Research and test of the adaptive quadrature demodulation technology for silicon micro-machined gyroscope 预览 被引量:2
12
作者 王玉良 《哈尔滨工业大学学报:英文版》 EI CAS 2012年第5期118-122,共5页
A program of adaptive quadrature demodulation is proposed to supply the gaps in the traditional analog detection technology of a silicon micro-machined gyroscope (SMG). This program is suitable for digital phase locke... A program of adaptive quadrature demodulation is proposed to supply the gaps in the traditional analog detection technology of a silicon micro-machined gyroscope (SMG). This program is suitable for digital phase locked loop (DPLL) drive technology that proposed in other papers. In addition the program adopts an adaptive filtering algorithm, which selects the in-phase and quadrature components that are outputs of the DPLL of the SMG’s drive mode as reference signals to update the amplitude of the in-phase and quadrature components of the input signal by iteratively. An objective of the program is to minimize the mean square error of the accurate amplitudes and the estimated amplitudes of SMG’s detection mode. The simulation and test results prove the feasibility of the program that lays the foundation for the further improvement of the SMG’s system performance and the implementation of the SMG system’s self-calibration and self-demarcation in future. 展开更多
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一种双线振动硅微机械陀螺仪驱动检测电路设计 预览 被引量:1
13
作者 张祺炜 杨波 李宏生 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期 2009-2013,共5页
以一种双线振动硅微机械陀螺仪为研究对象,设计了驱动、检测电路,达到了一定的性能要求。驱动模态使用自激振荡的闭环控制方式,使陀螺稳定工作在其固有频率上。在载波和驱动环节使用了一种AGC技术,实现了载波信号和驱动模态的幅度的高... 以一种双线振动硅微机械陀螺仪为研究对象,设计了驱动、检测电路,达到了一定的性能要求。驱动模态使用自激振荡的闭环控制方式,使陀螺稳定工作在其固有频率上。在载波和驱动环节使用了一种AGC技术,实现了载波信号和驱动模态的幅度的高精度控制。使用二极管一次解调,简化了电路结构。检测部分使用了一种相位修正放大电路,有效减小了有用信号频率附近的幅相误差。 展开更多
关键词 硅微机械陀螺仪 闭环 自激驱动 AGC 相位修正放大电路
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一种新颖的z轴硅微陀螺仪信号检测方案研究 预览
14
作者 张洁 周百令 《现代电子技术》 2007年第18期 10-12,共3页
硅微陀螺仪具有体积小、功耗低、可靠性高等优点,在惯性测量领域有着广泛的应用前景。为了提高陀螺仪测量的灵敏度和信噪比,提出了一种新颖的信号检测方案。该方案研究了硅微陀螺仪驱动模态、检测模态的动力学方程,建立了陀螺仪等效... 硅微陀螺仪具有体积小、功耗低、可靠性高等优点,在惯性测量领域有着广泛的应用前景。为了提高陀螺仪测量的灵敏度和信噪比,提出了一种新颖的信号检测方案。该方案研究了硅微陀螺仪驱动模态、检测模态的动力学方程,建立了陀螺仪等效力学模型,观察陀螺仪的动态特性,探讨硅微陀螺仪信号检测方法,并对陀螺仪的机械结构及检测电路进行系统仿真。仿真结果验证了相位检测方案的可行性。 展开更多
关键词 硅微陀螺仪 灵敏度 动力学模型 SIMULINK
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二维硅微机械陀螺的研究 预览 被引量:1
15
作者 毛旭 刘宇 +2 位作者 汪银年 丁明清 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2007年第3期 298-301,共4页
报道了一种依靠载体的旋转作为驱动,能敏感载体偏航角速度与自转角速度的二维硅微机械陀螺的原理、硅摆制作、敏感元件封装和检测。分别用仿真器和速率转台对其二维特性进行测试,结果证实该硅微机械陀螺能够敏感旋转载体的偏航和旋转体... 报道了一种依靠载体的旋转作为驱动,能敏感载体偏航角速度与自转角速度的二维硅微机械陀螺的原理、硅摆制作、敏感元件封装和检测。分别用仿真器和速率转台对其二维特性进行测试,结果证实该硅微机械陀螺能够敏感旋转载体的偏航和旋转体自身的角速度,比例系数随旋转角速度增加而增加。陀螺性能测试说明这种陀螺达到中等精度的使用要求。 展开更多
关键词 二维硅微机械陀螺 偏航角速度 旋转角速度
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硅微机械陀螺自激驱动数字化技术 预览 被引量:14
16
作者 夏国明 杨波 王寿荣 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期 635-640,共6页
为了进一步增强硅微机械陀螺仪驱动模态的控制精度与稳定性,提出了一种基于自激振荡原理,以现场可编程门阵列(FPGA)为主要数字信号处理平台的驱动电路。以陀螺仪驱动模态特性为出发点,分析了自激振荡原理对驱动电路的要求。分析并... 为了进一步增强硅微机械陀螺仪驱动模态的控制精度与稳定性,提出了一种基于自激振荡原理,以现场可编程门阵列(FPGA)为主要数字信号处理平台的驱动电路。以陀螺仪驱动模态特性为出发点,分析了自激振荡原理对驱动电路的要求。分析并建立了驱动相位控制与驱动幅度控制模型,实现了频率测量一补偿算法控制驱动环路相位,PID控制算法控制环路幅度。实验结果表明,常温下驱动幅度控制精度达到1.5×10^-3,并且能跟踪驱动模态谐振频率。由于采用了数字电路使得驱动幅度温度系数由原来模拟电路方案的7.69×10^-5/℃降低到1.183×10^-5/℃。相比传统模拟电路控制方案,本方案具有驱动精度高,温度适应性好的优点。 展开更多
关键词 硅微机械陀螺 自激驱动 闭环控制 数字化电路 现场可编程门阵列
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