[發(fā)明專利]用于硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性提升方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210240514.5
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102759365A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖定邦;吳學(xué)忠;胡小平;蘇劍彬;陳志華;侯占強;張旭;劉學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C19/5684
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;譚武藝

1.一種用于硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性提升方法，其特征在于其實施步驟如下：

1）實時獲取硅微機械陀螺因耦合剛度導(dǎo)致的正交耦合誤差幅值；

2）將所述正交耦合誤差幅值作為控制量，閉環(huán)反饋控制輸入到硅微機械陀螺檢測電極的靜電剛度調(diào)整電壓，當環(huán)境因素發(fā)生變化時通過所述靜電剛度調(diào)整電壓的變化量修正硅微機械陀螺的耦合剛度的改變量，從而保持硅微機械陀螺耦合剛度保持不變、提升硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性提升方法，其特征在于，所述步驟1）的詳細步驟包括：

1.1）實時獲取硅微機械陀螺輸出的檢測信號與驅(qū)動信號；

1.2）將所述檢測信號放大并根據(jù)所述驅(qū)動信號進行解調(diào)；

1.3）將解調(diào)得到的解調(diào)結(jié)果低通濾波，剔除高頻信號得到正交耦合誤差；

1.4）將所述正交耦合誤差經(jīng)PID控制得到正交耦合誤差幅值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性提升方法，其特征在于，所述步驟2）的詳細步驟包括：

2.1）將所述步驟1）得到的正交耦合誤差幅值進行反相；

2.2）將反相的正交耦合誤差幅值作為控制量，閉環(huán)反饋控制輸入到硅微機械陀螺檢測電極的靜電剛度調(diào)整電壓，通過所述靜電剛度調(diào)整電壓的變化量修正硅微機械陀螺的耦合剛度因環(huán)境因素發(fā)生的改變量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性提升方法，其特征在于，所述步驟2.2）中控制輸入到硅微機械陀螺檢測電極的靜電剛度調(diào)整電壓具體是指：通過式（A17）控制輸入硅微機械陀螺檢測電極的靜電剛度調(diào)整電壓；

VDC＝24.98-1.249*Vde5????????????????????（A17）

式（A17）中，VDC為最終輸出的靜電剛度調(diào)整電壓，Vde5為正交耦合誤差幅值。

5.一種用于硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性提升裝置，其特征在于：包括用于獲取硅微機械陀螺的正交耦合誤差幅值的正交誤差幅值獲取單元（1）和用于根據(jù)正交耦合誤差幅值向硅微機械陀螺檢測電極輸出靜電剛度調(diào)整電壓的靜電剛度調(diào)整控制單元（2），所述靜電剛度調(diào)整控制單元（2）將正交誤差幅值獲取單元（1）輸出的正交耦合誤差幅值作為控制量閉環(huán)反饋控制輸入到硅微機械陀螺檢測電極的靜電剛度調(diào)整電壓，當環(huán)境因素發(fā)生變化時所述靜電剛度調(diào)整控制單元（2）通過所述靜電剛度調(diào)整電壓的變化量修正硅微機械陀螺的耦合剛度的改變量，從而保持硅微機械陀螺的耦合剛度不變、提升硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性提升裝置，其特征在于：所述正交誤差幅值獲取單元（1）包括放大器（11）、乘法器（12）、濾波器（13）和PID控制器（14），所述放大器（11）的輸入端與硅微機械陀螺的檢測信號輸出端相連，所述乘法器（12）的一個輸入端與放大器（11）相連，所述乘法器（12）的另一個輸入端與硅微機械陀螺的驅(qū)動信號輸出端相連，所述乘法器（12）的輸出端通過濾波器（13）和PID控制器（14）相連，所述PID控制器（14）的輸出端與靜電剛度調(diào)整控制單元（2）相連；所述放大器（11）實時獲取硅微機械陀螺輸出的檢測信號并進行放大后輸出給乘法器（12），所述乘法器（12）實時根據(jù)硅微機械陀螺輸出的驅(qū)動信號對所述放大器（11）放大后的檢測信號進行解調(diào)，所述乘法器（12）將所述解調(diào)結(jié)果依次通過濾波器（13）、PID控制器（14）得到正交耦合誤差幅值，所述PID控制器（14）將正交耦合誤差幅值輸出至靜電剛度調(diào)整控制單元（2）。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的用于硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性提升裝置，其特征在于：所述靜電剛度調(diào)整控制單元（2）包括依次相連的反相器（21）和DC-DC模塊（22），所述正交誤差幅值獲取單元（1）通過反相器（21）與DC-DC模塊（22）的輸入端相連，所述DC-DC模塊（22）的電壓輸出端與硅微機械陀螺（4）的檢測電極相連；所述反相器（21）將反相的正交耦合誤差幅值輸入DC-DC模塊（22），所述DC-DC模塊（22）根據(jù)輸入的控制量閉環(huán)反饋控制輸入到硅微機械陀螺檢測電極的靜電剛度調(diào)整電壓，所述DC-DC模塊（22）通過控制靜電剛度調(diào)整電壓的變化量修正硅微機械陀螺的耦合剛度因環(huán)境因素發(fā)生的改變量來提升硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于硅微機械陀螺的零偏穩(wěn)定性提升裝置，其特征在于，所述DC-DC模塊（22）通過式（A17）控制輸入硅微機械陀螺檢測電極的靜電剛度調(diào)整電壓；

VDC＝24.98-1.249*Vde5????????????????????（A17）

式（A17）中，VDC為最終輸出的靜電剛度調(diào)整電壓，Vde5為正交耦合誤差幅值。