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硅微陀螺正交误差直流校正设计与分析

中国惯性技术学报 2014年第1期12卷 104-108页

作者：倪云舫李宏生杨波黄丽斌赵立业王攀刘嘉东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

为硅微陀螺设计了一种正交误差直流校正方法,通过设计校正结构和加载直流电压实现正交校正。建立了存在正交误差时敏感质量的运动微分方程,分析明确了正交响应的成因和对驱动运动轨迹的影响。为硅微陀螺设计了正交校正结构,实现构建静... 详细信息

为硅微陀螺设计了一种正交误差直流校正方法,通过设计校正结构和加载直流电压实现正交校正。建立了存在正交误差时敏感质量的运动微分方程,分析明确了正交响应的成因和对驱动运动轨迹的影响。为硅微陀螺设计了正交校正结构,实现构建静电耦合弹性系数并利用驱动运动产生校正静电力。校正力的频率和相位无需电路控制,使该方法相较于传统校正方法具备特殊优势。设计并分析了校正电压的两种加载方式,通过实验测试验证了正交响应幅值随校正电压的变化规律。实测校正电压接近理论值,证明了校正结构设计的正确性。该方法在双线振动式硅微陀螺中具有重要应用价值。

关键词：硅微陀螺正交误差正交校正直流电压结构设计

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硅微陀螺正交校正结构设计与试验

东南大学学报（自然科学版） 2013年第6期43卷 1227-1231页

作者：倪云舫李宏生黄丽斌赵立业东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

为从源头上消除硅微陀螺的正交误差,采用静电修调方法,研究正交校正结构设计问题.在分析静电修调原理的基础上,探讨校正电极设计原则以及结构形式的选取,设计布局方案消除干扰静电力,并通过参数优化提高校正结构的面积利用效率.为自主... 详细信息

为从源头上消除硅微陀螺的正交误差,采用静电修调方法,研究正交校正结构设计问题.在分析静电修调原理的基础上,探讨校正电极设计原则以及结构形式的选取,设计布局方案消除干扰静电力,并通过参数优化提高校正结构的面积利用效率.为自主研制的某型双质量硅微陀螺设计正交校正结构,使其理论上具备以12 V直流电压校正405(°)/s正交误差的能力.加工试验表明,对具有354(°)/s正交误差的表头,施加11.6 V直流电压可实现正交校正,结构的正交校正能力略小于但接近设计值.研究的正交校正结构设计方法在线振动式Z轴硅微陀螺中具备通用性和实用价值.

关键词：硅微陀螺正交校正静电修调直流电压结构设计

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硅微陀螺信号的自适应UKF滤波处理

高技术通讯 2010年第6期20卷 623-627页

作者：吉训生王寿荣东南大学自动化学院南京210096 江南大学通信与控制工程学院无锡214122 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

针对硅微陀螺零偏重复性差和漂移信号中非线性因素的存在,提出利用AR模型系数实时递推方法对漂移信号进行AR建模,并建立相应的状态方程和量测方程;基于方差膨胀原则的自适应无迹Kalman滤波(AUKF)方法对漂移信号进行处理,采用简化的AUKF... 详细信息

针对硅微陀螺零偏重复性差和漂移信号中非线性因素的存在,提出利用AR模型系数实时递推方法对漂移信号进行AR建模,并建立相应的状态方程和量测方程;基于方差膨胀原则的自适应无迹Kalman滤波(AUKF)方法对漂移信号进行处理,采用简化的AUKF滤波过程提高漂移信号滤波的实时性。静态信号和动态测试处理结果表明,简化的AUKF算法效果明显优于UKF滤波和Kalman滤波(KF),滤波后硅微陀螺零偏稳定性提高倍数分别是UKF和KF的3倍和2倍,动态信号滤波后误差减少倍数分别是UKF和KF的1.46和1.34,信号均值不变,但AUKF需要较多的信号处理时间。

关键词：硅微陀螺无迹Kalman滤波(UKF) 自适应估计非线性滤波 AR模型

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硅微陀螺数字化双闭环驱动控制方法

中国惯性技术学报 2010年第6期18卷 747-750页

作者：罗兵王安成吴美平于化鹏国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073

为了提高硅微机械陀螺的性能,基于FPGA设计并实现了一种数字化双闭环驱动控制电路。介绍了通过相位控制实现频率跟踪和直流控制实现幅值稳定的驱动控制原理,采用FPGA扩展ADC、DAC的方法设计出相应控制回路。分别采用扫频和直流扫描测试... 详细信息

为了提高硅微机械陀螺的性能,基于FPGA设计并实现了一种数字化双闭环驱动控制电路。介绍了通过相位控制实现频率跟踪和直流控制实现幅值稳定的驱动控制原理,采用FPGA扩展ADC、DAC的方法设计出相应控制回路。分别采用扫频和直流扫描测试的方法确定回路中相位偏差到频率调整量与幅度偏差到电平调整量的转换系数。利用Xilinx ISE软件设计了硬件接口、参数解算、滤波处理、信号生成等逻辑;利用EDK软件设计了数据存取、控制算法、扫频测试、串口通讯等程序。试验结果表明,系统稳定工作后,频率跟踪误差与幅度控制相对稳定性分别在10-6和10-4量级上。

关键词：硅微陀螺驱动控制频率跟踪稳幅

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硅微陀螺漂移数据滤波方法研究

传感技术学报 2008年第2期21卷 333-336页

作者：吉训生王寿荣江南大学信控学院江苏无锡214063 东南大学仪器科学与工程学院南京210096

针对硅微陀螺测量信号特点,建立其测量信号一阶差分后的AR(2)信号模型,得到了硅微陀螺测量系统的状态方程和输出方程,根据该模型,采用鲁棒性很强的H-∞滤波方法,可以将静态漂移测量信号的标准差提高了一个数量级,动态信号的信噪比提高了... 详细信息

针对硅微陀螺测量信号特点,建立其测量信号一阶差分后的AR(2)信号模型,得到了硅微陀螺测量系统的状态方程和输出方程,根据该模型,采用鲁棒性很强的H-∞滤波方法,可以将静态漂移测量信号的标准差提高了一个数量级,动态信号的信噪比提高了6dB,大大提高了硅微陀螺的测量精度。H-∞滤波效果和实时性比小波变换要好。

关键词：硅微陀螺 H_∞滤波 AR(2)模型

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真空封装硅微陀螺品质因数的标定

光学精密工程 2014年第10期22卷 2708-2714页

作者：王玉朝滕霖孙香政王刚郭志想余才佳中国航空工业集团西安飞行自动控制研究所陕西西安710065

建立了真空封装陀螺的无激励欠阻尼二阶系统模型,用于测量真空封装硅微陀螺的品质因数。对该模型进行理论推导,提出了一种时延常数测试方法。该方法首先利用锁相环路,驱动陀螺实现闭环谐振,获得较大的初始振幅。然后关断激励信号,通过... 详细信息

建立了真空封装陀螺的无激励欠阻尼二阶系统模型,用于测量真空封装硅微陀螺的品质因数。对该模型进行理论推导,提出了一种时延常数测试方法。该方法首先利用锁相环路,驱动陀螺实现闭环谐振,获得较大的初始振幅。然后关断激励信号,通过放大电路和解调电路,记录硅微陀螺振荡幅值的衰减过程;用计算机通过Matlab GUI实时采集并拟合振幅衰减曲线,获得时间常数。最后,通过时间常数解算获得真空封装硅微陀螺的品质因数。对真空封装硅微陀螺品质因数的实验测试结果表明:该方法实测数据与理论分析模型的拟合度为99.999%,测试重复性为4.03%,优于传统的扫频测试法的重复性。对比时延常数法与锁相放大器扫频测试法的测试数据显示:时延常数法具有更高的测量精度和更高的测试效率。该方法可以推广到其它高真空封装MEMS器件的品质因数测量。

关键词：硅微陀螺真空封装品质因数标定时延常数法扫频法

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硅微陀螺模态频率温度特性的研究

传感技术学报 2009年第8期22卷 1117-1121页

作者：满海鸥肖定邦吴学忠陈志华侯占强国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073

硅微机械陀螺的零位输出受温度影响较大,为提高精度,对其进行温度误差补偿很有必要,而陀螺表头真空封装后内部温度难以直接测量。通过研究模态频率与温度之间的关系,发现驱动轴谐振频率与温度之间存在很好的线性相关性,同时具有很好的... 详细信息

硅微机械陀螺的零位输出受温度影响较大,为提高精度,对其进行温度误差补偿很有必要,而陀螺表头真空封装后内部温度难以直接测量。通过研究模态频率与温度之间的关系,发现驱动轴谐振频率与温度之间存在很好的线性相关性,同时具有很好的温度重复性。由于谐振频率的精度很高,所以用谐振频率测量温度会有很好的分辨率。因此,可以利用驱动模态的谐振频率来标定陀螺表头内部的温度,为下一步的温度补偿提供新的方法。

关键词：硅微陀螺驱动谐振频率温度模型线性回归

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硅微陀螺漂移混沌特性分析及预测

中北大学学报（自然科学版） 2011年第5期32卷 567-573页

作者：吉训生王寿荣东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096 江南大学物联网工程学院江苏无锡214122

硅微陀螺漂移具有混沌特性,可以通过相空间重构对漂移进行预测.计算出硅微陀螺漂移序列的Lyapunov指数为0.000 529,估计出随机漂移可预测的时间尺度为1 890,求出相空间重构所需的延迟时间、关联维数和嵌入维数分别为57,7.042和15.以相... 详细信息

硅微陀螺漂移具有混沌特性,可以通过相空间重构对漂移进行预测.计算出硅微陀螺漂移序列的Lyapunov指数为0.000 529,估计出随机漂移可预测的时间尺度为1 890,求出相空间重构所需的延迟时间、关联维数和嵌入维数分别为57,7.042和15.以相空间重构后的漂移序列为输入变量,提出利用RBF神经网络和陀螺阵列技术,对陀螺静态测试和动态测试时的随机漂移序列进行预测.预测结果表明:基于相空间重构的陀螺静态和动态测试情况下的预测精度可分别提高5.39和2.65倍,优于常用的时序法和未经相空间重构的神经网络法.

关键词：混沌硅微陀螺 RBF神经网络 Lyapunov指数漂移

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一种硅微陀螺的动态校零方法

压电与声光 2006年第1期28卷 123-126页

作者：潘金艳徐苛杰蒋军彪许勇西安科技大学电控学院陕西西安710056 西安陆星惯性技术责任有限公司

针对ADRXS150硅微陀螺的零位漂移特性,提出了一种硅微陀螺的校零方法,分析了校零原理及误差主要来源,并论述了采用FPGA实现校零和误差补偿的技术方案,给出了试验结果数据。该校零技术有效地补偿了ADRX150型硅微陀螺的零位重复性和稳定性... 详细信息

针对ADRXS150硅微陀螺的零位漂移特性,提出了一种硅微陀螺的校零方法,分析了校零原理及误差主要来源,并论述了采用FPGA实现校零和误差补偿的技术方案,给出了试验结果数据。该校零技术有效地补偿了ADRX150型硅微陀螺的零位重复性和稳定性,推广了ADRX150硅微陀螺的应用范围。

关键词：硅微陀螺惯性测量系统校零零位重复性零位稳定性