硅微機械陀螺數(shù)字化控制與檢測電路研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的陀螺儀相比，微機械陀螺儀具有體積小、重量輕、可靠性高及易于數(shù)字化實現(xiàn)等優(yōu)點，在國防軍事及國民經濟等領域具有非常重要的應用價值和廣闊的應用前景。微機械陀螺測控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性等對微機械陀螺的性能有著重要影響，是當前研究的熱點和重點之一。
　　針對微機械陀螺儀模擬測控系統(tǒng)噪聲大、易受干擾及調試復雜等缺點，本文開展了微機械陀螺儀數(shù)字化閉環(huán)控制電路與數(shù)字化檢測電路的研究，分析了微機械陀螺數(shù)學模型，完成了數(shù)字測控系統(tǒng)的方案設計、

2、電路設計與制作、系統(tǒng)性能測試等。論文的主要研究工作如下：
　?、傺芯苛宋C械陀螺儀測控系統(tǒng)的國內外研究現(xiàn)狀，針對微機械陀螺儀控制與檢測要求，設計基于 FPGA的數(shù)字化測控系統(tǒng)方案，包括以數(shù)字自動增益控制為核心的陀螺閉環(huán)控制電路和以數(shù)字相干解調為核心的陀螺輸出信號檢測電路。
　?、卺槍ξC械陀螺的特點，設計了數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)信號調理電路、電源管理電路以及FPGA外圍電路，設計了數(shù)字閉環(huán)控制器各模塊并對其進行仿真驗證。設計了基于

3、自動增益控制的模擬閉環(huán)控制電路進行性能對比。
　　③分析了數(shù)字相干檢測的基本原理，建立了陀螺輸出信號相干檢測模型，設計了陀螺輸出信號調理電路、參考信號調理電路、數(shù)字相干檢測及關鍵模塊電路并對各個模塊進行邏輯設計和仿真驗證。
　?、軜嫿宋C械陀螺儀測控系統(tǒng)的測試平臺，對模擬閉環(huán)控制電路、數(shù)字閉環(huán)控制電路進行了對比測試和分析。實驗結果表明：相對于模擬閉環(huán)控制電路方案，數(shù)字閉環(huán)控制電路起振時間減少了77.8％，穩(wěn)定時間縮短了50