硅微機(jī)械陀螺數(shù)字測(cè)控系統(tǒng)的算法研究.pdf

1、目前，硅微機(jī)械陀螺儀正在向著體積更小、性能更高、功耗更低和智能化的方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)的硅微陀螺儀在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的零偏穩(wěn)定性?xún)?yōu)于10°/h，但在振動(dòng)、溫度等環(huán)境適應(yīng)性方面還有待提高。
　　論文以課題組自主設(shè)計(jì)的硅微機(jī)械陀螺結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，以降低硅微陀螺儀的溫度靈敏度為主要目標(biāo)，完成了一套完整的硅微陀螺儀數(shù)字測(cè)控系統(tǒng)。
　　首先，從閉環(huán)驅(qū)動(dòng)控制與檢測(cè)電路算法的原理、數(shù)字信號(hào)處理的基本參數(shù)以及算法的實(shí)現(xiàn)載體三個(gè)方面確定了陀螺儀數(shù)字測(cè)控

2、系統(tǒng)總體方案。
　　其次，對(duì)閉環(huán)驅(qū)動(dòng)控制與檢測(cè)電路算法進(jìn)行了系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)。建立了基于SIMULINK的閉環(huán)相位控制與幅度控制的仿真模型，分析了相位控制精度對(duì)整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的影響，提出了基于鎖相環(huán)延時(shí)模塊的相位補(bǔ)償方法，其相位控制精度達(dá)0.065°。在閉環(huán)相位控制與幅度控制模型線(xiàn)性化的基礎(chǔ)上，完成了環(huán)路參數(shù)的合理設(shè)計(jì)。利用驅(qū)動(dòng)頻率作為溫度表征量，建立了高精度的溫差模型，確定了溫度補(bǔ)償算法。
　　再次，從閉環(huán)驅(qū)動(dòng)控制與檢測(cè)電路算法的

3、實(shí)現(xiàn)層面，考慮數(shù)字信號(hào)處理中的量化誤差及資源消耗，對(duì)其具體模塊進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一套基于FPGA的數(shù)字測(cè)控系統(tǒng)。在保證系統(tǒng)的相位控制精度和幅度控制精度的前提下，提高了全溫范圍內(nèi)數(shù)字化陀螺儀的性能。
　　最后，根據(jù)國(guó)內(nèi)陀螺儀測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了數(shù)字化硅微陀螺實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:室溫下，陀螺儀的零偏穩(wěn)定性為3.38°/h;在-40～60℃的溫度范圍內(nèi)，陀螺儀標(biāo)度因數(shù)和零偏的溫度系數(shù)分別為10.49ppm/℃和3.24°/h/℃，陀螺