發(fā)布時間：2020-12-05 13:56

　　由于MEMS加工工藝的特點,MEMS陀螺總是存在尺寸誤差且不可修正,因此在性能上產(chǎn)生差異。由于這種差異,需要對陀螺的關(guān)鍵信號進行參數(shù)辨識以便于篩選,對不同的陀螺表頭進行電路參數(shù)匹配以達到較好工作狀態(tài),對環(huán)境因素的影響進行監(jiān)測和補償以評價陀螺的性能。針對以上陀螺篩選調(diào)試過程中的問題,設(shè)計了基于LabVIEW的測控算法,與陀螺表頭和電路部分共同構(gòu)成半實物系統(tǒng)。論文首先研究了陀螺的閉環(huán)驅(qū)動原理,在傳遞函數(shù)推導(dǎo)和Simulink軟件仿真的基礎(chǔ)上,設(shè)計了基于LabVIEW的自動增益控制算法,與硬件部分一同構(gòu)成閉環(huán)驅(qū)動,實現(xiàn)了陀螺的穩(wěn)幅振蕩。在陀螺正常工作的基礎(chǔ)上,研究了陀螺輸出的解調(diào)算法,實現(xiàn)了陀螺的開環(huán)檢測并進行了標(biāo)度因數(shù)實驗。通過驅(qū)動閉環(huán)和檢測開環(huán)的正常工作,實現(xiàn)了陀螺的角速度檢測功能。然后設(shè)計了對陀螺關(guān)鍵信號進行參數(shù)辨識的算法,通過軟件算法獲取陀螺的工作狀態(tài)參數(shù)如驅(qū)動模態(tài)諧振頻率、驅(qū)動檢測幅值、解調(diào)相位差等。通過半實物系統(tǒng)可直接獲取陀螺工作參數(shù),提高了篩選效率。從影響陀螺標(biāo)度因數(shù)的參數(shù)出發(fā)進行理論推導(dǎo),通過軟件算法調(diào)整環(huán)路參數(shù),在滿足標(biāo)度因數(shù)非線性要求的條件下,提高陀螺的標(biāo)度因數(shù)。通過程序... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１不同類型陀螺性能指標(biāo)分布圖??

（ｉ．ｍｍｉｓ?＃?ｗｏ〇ｉ５?ｅ?ｓｏｏｔｓ?ｏ．ｏｅｉｓ?ｃ．ｍｓ?ｃ．ｔｓ?ｉ?ｓ?ｉｓ?�。�？?ｉｓｓａ??Ｓ�。粒�?ＳｔＡＷＵＴＹ?（?？？ｌ??圖１．１不同類型陀螺性能指標(biāo)分布圖??硅微機械陀螺的理論基礎(chǔ)是經(jīng)典力學(xué)中的哥氏效應(yīng)：即系統(tǒng)中以速度Ｖ運動的質(zhì)量??ｗ，存在角速度《時，便產(chǎn)生哥氏力尺＾有＆？二ｗｙ。硅微機械陀螺儀是通過振動的??機械單元，即質(zhì)量塊的哥氏效應(yīng)來檢測角速率，其最基本的實現(xiàn)方式是通過懸浮在基底??上的質(zhì)量塊的線性振動來反映敏感到的角速率。質(zhì)量塊由錨定的撓性懸架支撐，能夠在??兩個正交的方向上——驅(qū)動方向和敏感方向上自由振蕩，典型結(jié)構(gòu)如圖１．２所示Ｗ。??ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ??圖１．２硅微機械陀螺儀典型結(jié)構(gòu)示意圖??在驅(qū)動方向上（Ｘ軸），由外圍驅(qū)動電路施加正弦驅(qū)動信號到驅(qū)動電極上，通過驅(qū)??動梳齒產(chǎn)生驅(qū)動力，使質(zhì)量塊在驅(qū)動方向上產(chǎn)生諧振。當(dāng)陀螺的離面軸向（Ｚ軸）有角??速度輸入時，質(zhì)量塊將在敏感方向（Ｙ軸）感應(yīng)產(chǎn)生與驅(qū)動模態(tài)同頻率的哥氏力以及振??動運動

碩士學(xué)位論文?基于ＬａｂＶＩＥＷ的ＭＥＭＳ陀螺半實物仿真系統(tǒng)設(shè)計??１．２．１國外研宄現(xiàn)狀??在國外，硅微機械陀螺的研究起步較早，主要研宄機構(gòu)有佐治亞理工大學(xué)、加州大??學(xué)、加州伯克利大學(xué)、密歇根大學(xué)、赫爾辛基大學(xué)等。除此之外，還有一些成熟的商業(yè)??化娃微機械陀螺產(chǎn)品提供商，如?ＡＤＩ、Ｂｏｓｃｈ、ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｓｅｎｓｏｎｏｒ、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ??等【３】。??（１）佐治亞理工大學(xué)??佐治亞理工大學(xué)于２００７及２００９年報道了?一款高性能硅微機械陀螺儀及其測控電路??［４，５］。該陀螺采用體微工藝制造以及真空封裝技術(shù)，其驅(qū)動與檢測模態(tài)的品質(zhì)因數(shù)大于??４００００，其陀螺結(jié)構(gòu)和模態(tài)匹配如圖１．３所示。文獻Ｗ首次報道了通過靜電調(diào)諧的方法將??模態(tài)分離的硅微陀螺調(diào)節(jié)到模態(tài)匹配的工作模式，使檢測模態(tài)也工作在諧振狀態(tài)，從而??極大地提高了機械靈敏度。??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]硅微機械陀螺數(shù)字化測控電路技術(shù)研究[D]. 楊亮.南京理工大學(xué) 2014



本文編號：2899558