[發明專利]一種微機電陀螺的全角模式電路增益誤差自補償系統

有效

• 申請號: 202010856411.6
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112146637B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 樊琦;周怡;蘇巖
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01C19/56
• 分類號: G01C19/56;G01C19/5776;H03M1/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

1.一種微機電陀螺的全角模式電路增益誤差自補償系統，其特征在于，包括前置放大電路模塊、ADC模塊、增益補償模塊、解調模塊、參數計算模塊、PI控制器模塊、補償系數計算模塊、坐標轉換模塊、調制模塊、DAC模塊、數字控制振蕩器模塊；

所述前置放大電路模塊與微機電多環陀螺的驅動電極和檢測電極相連，用于將微機電多環陀螺的差分檢測電極輸出的檢測信號放大；

所述ADC模塊用于將前置放大電路輸出的模擬信號轉換為數字信號；

所述增益補償模塊將ADC模塊輸出的數字信號分別乘以第一增益補償系數和第二增益補償系數，實現電路增益誤差補償；所述增益補償模塊補償后的信號如下：

x＝x'*k₁

y＝y'*k₂

其中x為增益補償后的微機電多環陀螺x軸的振動位移，y為增益補償后的微機電多環陀螺y軸的振動位移，x'為考慮實際增益后的微機電多環陀螺x軸的振動位移，y'為考慮實際增益后的微機電多環陀螺y軸的振動位移，k₁為ADC模塊中的第一路信號乘以的第一增益補償系數，k₂為ADC模塊中的第二路信號乘以的第一增益補償系數；

所述解調模塊用于將數字信號中存在的相位正交和同相的信號解調出來，并輸出四路信號；

所述參數計算模塊用于對解調出來的信號進行經過邏輯運算，以得到微機電多環陀螺的總能量變化、正交誤差能量變化、振動信號的相位誤差和陀螺的旋轉角度；

所述PI控制器模塊使所得到的變化信號保持穩定，輸出穩定的能量控制信號、正交能量控制信號和相位誤差控制信號；

所述坐標轉換模塊用于將PI控制器模塊輸出的總能量控制信號和正交能量控制信號按照陀螺旋轉角度分配到四路輸出；

所述調制模塊用于將坐標轉換模塊的四路輸出信號調制到數字控制振蕩器模塊產生的載波信號上，相加得到兩路輸出；

所述DAC模塊用于將調制模塊輸出的兩路數字信號轉換為模擬信號；模擬信號經過前置放大電路的電壓緩沖電路輸入到微機電多環陀螺的驅動電極上；

所述補償系數計算模塊用于記錄陀螺旋轉0度和90度的Eout信號，計算第一增益補償系數和第二增益補償系數，將系數送入增益補償模塊中；

所述數字控制振蕩器模塊受到相位誤差控制信號的控制產生用于調制解調的兩路相位正交的參考正弦信號，參考正弦信號的頻率和相位跟蹤微機電多環陀螺諧振子的振動信號的頻率和相位。

2.根據權利要求1所述的微機電陀螺的全角模式電路增益誤差自補償系統，其特征在于，解調模塊輸出信號cx、sx、cy、sy為：

cx＝LPF(x″*cos(ωt+φ))

sx＝LPF(x″*sin(ωt+φ))

cy＝LPF(y″*cos(ωt+φ))

sy＝LPF(y″*sin(ωt+φ))

信號cx、sx分別代表諧振子0°電極軸振動信號的同相和正交部分；信號cy、sy分別代表諧振子45°電極軸振動信號的同相和正交部分；cos(ωt+φ)為用于解調的同相參考信號，sin(ωt+φ)為正交參考信號，LPF代表低通濾波；φ為參考信號的相位；ω為調諧后電極軸的諧振頻率，t為陀螺旋轉時間。

3.根據權利要求1所述的微機電陀螺的全角模式電路增益誤差自補償系統，其特征在于，所述參數計算模塊計算過程如下：

E＝cx²+cy²+sx²+sy²

Q＝2*(cx*sy-cy*sx)

L＝2*(cx*sx+cy*sy)

其中x為微機電多環陀螺0°電極軸的振動位移，y為45°電極軸的振動位移，E為微機電多環陀螺的總能量變化，Q為正交誤差能量變化，L為振動信號的相位誤差，θ為陀螺的旋轉角度。