無驅(qū)動結(jié)構(gòu)硅微機械陀螺姿態(tài)解算研究.pdf

1、無驅(qū)動結(jié)構(gòu)硅微機械陀螺是一種新型角速度傳感器。它本身沒有驅(qū)動結(jié)構(gòu)，而是利用旋轉(zhuǎn)飛行載體的旋轉(zhuǎn)作為自身的驅(qū)動，基于哥氏效應(yīng)來敏感載體的自旋角速度和橫向角速度，適用于旋轉(zhuǎn)飛行載體的姿態(tài)檢測。陀螺輸出信號同時包含了旋轉(zhuǎn)飛行載體的自旋角速度、俯仰角速度和偏航角速度三個角速度信息。因此，研究無驅(qū)動結(jié)構(gòu)微機械陀螺具有重要的理論意義和實用價值。本文針對無驅(qū)動結(jié)構(gòu)硅微機械陀螺的姿態(tài)解算進行研究，主要工作包括:
　　(1)研究了無驅(qū)動結(jié)構(gòu)微機械陀螺

2、的固有頻率。對陀螺的固有頻率進行了理論推導(dǎo)，并利用有限元分析方法，對陀螺的振動質(zhì)量的振型和固有頻率進行了仿真分析。仿真的第一模態(tài)與理論分析計算的結(jié)果以及實驗結(jié)果一致，證明了關(guān)于振動質(zhì)量角振動方程的動力學(xué)參數(shù)分析和計算是合理的，為提高陀螺動態(tài)性能和標度因數(shù)穩(wěn)定性提供了理論依據(jù)。
　　(2)研究了無驅(qū)動結(jié)構(gòu)微機械陀螺信號自旋頻率的提取?；贖ilbert變換構(gòu)造解析函數(shù)法，提出了Wavelet變換構(gòu)造解析函數(shù)的方法。結(jié)合所研究的無驅(qū)動

3、結(jié)構(gòu)微機械陀螺的輸出信號，找到了小波基，并確定了最適合陀螺信號處理的參數(shù)。對兩種方法進行了詳細的算法推導(dǎo)、仿真分析和實驗驗證。仿真和實驗結(jié)果數(shù)據(jù)表明，Wavelet算法能夠提高自旋頻率解算的精度和穩(wěn)定性。
　　(3)研究了無驅(qū)動結(jié)構(gòu)微機械陀螺的標度因數(shù)的補償。提出了微商算法，對算法進行了理論推導(dǎo)，并通過有限元分析軟件(ANSYS)對標度因數(shù)補償算法進行仿真驗證，最后通過實驗測試數(shù)據(jù)進行了驗證，證明了微商算法的可行性，為以后的工程應(yīng)