基于参数激励的MEMS环式陀螺驱动模态研究与系统实现

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MEMS环式陀螺仪是一种基于哥氏力效应设计出的测量角速度的惯性传感器,具有体积小、重量轻、成本低、低功耗、易数字化等诸多优点,故而被广泛的应用于航空、航海、兵器、汽车等多项领域。因为MEMS环式陀螺仪性能与其驱动模态有直接关系,所以MEMS环式陀螺仪驱动模态的研究对提高陀螺仪性能至关重要。参数激励法是改变运动系统中某一参数使运动系统成为参数周期性变化的参变系统驱动方式。当参数激励法应用于MEMS环式振动陀螺仪的驱动模态时,能有效降低驱动信号,从而减小驱动模态对敏感模态的电馈,提高陀螺的信噪比和Q值。本文以MEMS环式陀螺仪为研究对象,研究了参数激励应用于陀螺驱动模态下的效果,主要工作如下:首先,从理论上分析了运用参数激励驱动MEMS环式陀螺时对驱动模态的增益效果,并通过仿真验证。其次,以PLL-AGC控制系统为基础,引入参数激励信号的控制,确定了参数激励法驱动MEMS环式陀螺的总体方案。再次,从闭环驱动控制与检测电路的算法实现方面,考虑系统中数字信号处理中的量化误差和资源占用,对系统各模块进行了分析和设计,完成了整套基于FPGA芯片的数字测控系统。保证了系统相位、幅度控制精度。最后,根据完成的系统,对MEMS环式陀螺仪进行测试实验。验证了参数激励方法的效果。
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