硅微機(jī)械陀螺儀性能提升技術(shù)研究與試驗(yàn).pdf

1、硅微機(jī)械陀螺儀是MEMS技術(shù)在慣性導(dǎo)航領(lǐng)域的重要應(yīng)用之一，它具有體積小、重量輕、成本低、可批量生產(chǎn)、易于集成等優(yōu)點(diǎn)，在軍事及民用領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文以課題組自主研制的數(shù)字化開環(huán)檢測硅微陀螺儀為研究對(duì)象，以提高硅微陀螺儀性能為目的，對(duì)其接口電路、溫度補(bǔ)償以及帶寬拓展等技術(shù)進(jìn)行了深入研究與分析，主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)硅微陀螺儀接口電路技術(shù)研究。詳細(xì)分析了環(huán)形二極管電容檢測電路的電容檢測原理，推導(dǎo)了其增益公

2、式;對(duì)環(huán)形二極管電容檢測電路的具體特性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并對(duì)二極管非理想特性引入的誤差進(jìn)行了建模分析與實(shí)驗(yàn);結(jié)合理論分析與實(shí)驗(yàn)給出了基于環(huán)形二極管的硅微陀螺儀接口電路的優(yōu)化方法。
　　(2)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硅微陀螺儀溫度補(bǔ)償技術(shù)研究與實(shí)驗(yàn)。分析了溫度對(duì)硅微陀螺儀微機(jī)械結(jié)構(gòu)和測控電路的影響機(jī)理，表明溫度對(duì)硅微陀螺儀零偏輸出的影響是多種因素綜合作用的結(jié)果;提出了基于BP（誤差反向傳播）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的零偏溫度補(bǔ)償方法，結(jié)合硅微陀螺儀全溫零

3、偏測試數(shù)據(jù)建立了零偏溫度補(bǔ)償模型;基于FPGA設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)所建立的溫度補(bǔ)償模型，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)溫度補(bǔ)償?shù)挠行赃M(jìn)行驗(yàn)證與分析。實(shí)驗(yàn)表明，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溫度補(bǔ)償模型有效提高了硅微陀螺儀的溫度性能。
　　(3)硅微陀螺儀開環(huán)檢測帶寬拓展技術(shù)研究。建立了硅微陀螺儀的開環(huán)檢測模型，推導(dǎo)了開環(huán)檢測模型的傳遞函數(shù)，并根據(jù)Matlab仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了開環(huán)檢測模型的準(zhǔn)確性;在分析開環(huán)傳遞函數(shù)幅頻特性的基礎(chǔ)上，提出了基于幅頻特性校正的硅微陀螺儀開環(huán)

4、檢測帶寬拓展方法;基于FPGA設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了硅微陀螺儀的開環(huán)幅頻特性校正環(huán)節(jié)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)帶寬拓展的有效性進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明，開環(huán)幅頻特性校正環(huán)節(jié)有效拓展了硅微陀螺儀開環(huán)檢測帶寬，提高了硅微陀螺儀的動(dòng)態(tài)性能。
　　(4)硅微陀螺儀整機(jī)性能測試。參照國產(chǎn)微機(jī)械陀螺儀測試細(xì)則，對(duì)改進(jìn)后的硅微陀螺儀進(jìn)行整機(jī)性能測試。測試結(jié)果表明，本文的研究有效提高了硅微陀螺儀整機(jī)性能，主要體現(xiàn)在:常溫與全溫零偏相關(guān)指標(biāo)的提升、標(biāo)度因數(shù)線性度的提升以