[發明專利]基于力平衡閉環控制的硅微機械陀螺性能提升方法及裝置

有效

• 申請號: 201310087539.0
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103162680A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 肖定邦;吳學忠;胡小平;陳志華;蘇劍彬;侯占強;劉學;張旭
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01C19/5776
• 分類號: G01C19/5776
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;譚武藝

1.一種基于力平衡閉環控制的硅微機械陀螺性能提升方法，其特征在于實施步驟如下：

1)將硅微機械陀螺的一次解調單元輸出的檢測信號依次進行放大、根據驅動信號進行二次解調、濾波、PID控制得到正交耦合誤差信號幅值，將所述正交耦合誤差信號幅值調制到所述驅動信號得到正交耦合誤差信號；

2)將硅微機械陀螺的一次解調單元輸出的驅動信號進行90°移相得到驅動正交信號，將硅微機械陀螺的一次解調單元輸出的檢測信號依次進行放大、根據驅動正交信號進行二次解調、濾波和PID控制得到哥氏力信號的幅值，將哥氏力信號的幅值經低通濾波器后作為最終檢測信號輸出，同時將哥氏力信號的幅值調制到所述驅動正交信號得到哥氏力信號；

3)將所述正交耦合誤差信號和哥氏力信號疊加，并與偏置直流電壓一起加載到硅微機械陀螺的檢測電極。

2.根據權利要求1所述的基于力平衡閉環控制的硅微機械陀螺性能提升方法，其特征在于，所述步驟3)中將疊加后的信號與輸入硅微機械陀螺的偏置直流電壓一起加載到硅微機械陀螺的檢測電極的詳細步驟如下：將所述疊加后得到的信號直接與輸入直流偏置電壓一起加載到所述檢測電極的正極，同時將所述疊加后得到的信號經反相后與輸入直流偏置電壓一起加載到所述檢測電極的負極。

3.一種基于力平衡閉環控制的硅微機械陀螺性能提升裝置，其特征在于，包括：

放大器(31)，用于將硅微機械陀螺(1)的一次解調單元(2)輸出的檢測信號進行放大得到放大檢測信號；

正交耦合誤差信號獲取單元(32)，用于根據一次解調單元(2)輸出的驅動信號和放大器(31)輸出的放大檢測信號獲取正交耦合誤差信號；

哥氏力信號獲取單元(33)，用于根據一次解調單元(2)輸出的驅動信號和放大器(31)輸出的放大檢測信號獲取哥氏力信號；

加法器(34)，用于將正交耦合誤差信號獲取單元(32)輸出的正交耦合誤差信號和哥氏力信號獲取單元(33)輸出的哥氏力信號疊加；

電壓輸出單元(35)，用于將加法器(34)的輸出反饋到硅微機械陀螺(1)的檢測電極；

所述正交耦合誤差信號獲取單元(32)包括依次相連的第一解調乘法器(321)、第一濾波器(322)、第一PID控制器(323)、第一調制乘法器(324)，所述第一解調乘法器(321)的輸入端分別與放大器(31)的輸出端、一次解調單元(2)的驅動信號輸出端相連，所述第一調制乘法器(324)的輸入端分別與第一PID控制器(323)、一次解調單元(2)的驅動信號輸出端相連；所述哥氏力信號獲取單元(33)包括依次相連的第二解調乘法器(331)、第二濾波器(332)、第二PID控制器(333)、第二調制乘法器(334)、90°移相器(335)，所述90°移相器(335)的輸入端與一次解調單元(2)的驅動信號輸出端相連，所述第二解調乘法器(331)的輸入端分別與放大器(31)的輸出端、90°移相器(335)的輸出端相連，所述第二調制乘法器(334)的輸入端分別與第二PID控制器(333)、90°移相器(335)的輸出端相連；所述加法器(34)的輸入端分別與第一調制乘法器(324)的輸出端、第二調制乘法器(334)的輸出端相連，所述第二PID控制器(333)通過一個低通濾波器(36)將硅微機械陀螺(1)的最終檢測信號輸出。

4.根據權利要求3所述的基于力平衡閉環控制的硅微機械陀螺性能提升裝置，其特征在于：所述電壓輸出單元(35)包括第一加法器(351)、反相器(352)和第二加法器(353)，所述第一加法器(351)的輸入端、反相器(352)的輸入端均與加法器(34)的輸出端相連，所述第一加法器(351)的輸出端與硅微機械陀螺(1)的檢測電極正極相連，所述第二加法器(353)的輸出端通過反相器(352)與硅微機械陀螺(1)的檢測電極負極相連。