微機(jī)械陀螺誤差補(bǔ)償研究.pdf

1、微機(jī)械陀螺與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺相比有成本低、體積小、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。因此它在導(dǎo)航、汽車電子、游戲產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，目前微機(jī)械技術(shù)仍然存在很多限制，包括大的工藝偏差、用于制造微機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料對(duì)溫度和沖擊敏感等。
　　微機(jī)械制造工藝的大偏差會(huì)造成陀螺的驅(qū)動(dòng)軸和檢測(cè)軸不完全正交，由此導(dǎo)致陀螺的輸出產(chǎn)生嚴(yán)重的誤差，稱為正交誤差。同時(shí)，微機(jī)械材料的物理特性與溫度相關(guān)，從而使得微機(jī)械陀螺的輸出會(huì)隨著溫度的變化而變化，導(dǎo)致其溫

2、度性能很差。另外，由于微機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)沖擊敏感，外界大的沖擊干擾會(huì)使微機(jī)械陀螺的輸出出現(xiàn)很大的沖擊信號(hào)，稱為線性加速度誤差。然而，目前的微機(jī)械陀螺產(chǎn)品沒(méi)有考慮這些誤差的影響，從而導(dǎo)致其精度還無(wú)法滿足市場(chǎng)運(yùn)用的高性能要求。
　　因此，本文針對(duì)這三個(gè)問(wèn)題分別提出了解決方法。首先，本文提出了改進(jìn)的PID控制器來(lái)補(bǔ)償微機(jī)械陀螺的正交誤差。在閉環(huán)補(bǔ)償回路中加入了判斷處理器來(lái)根據(jù)正交誤差值選擇當(dāng)前時(shí)刻最合適的補(bǔ)償算法。同時(shí)，改進(jìn)了 PID控制器中

3、的積分器防止積分超調(diào)。其次，針對(duì)微機(jī)械陀螺的溫度特性，提出利用最小二乘法來(lái)分段擬合微機(jī)械陀螺的零偏輸出。最后，針對(duì)微機(jī)械陀螺的線性加速度誤差，提出了一種改進(jìn)的抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波算法來(lái)剔除線性加速度導(dǎo)致的陀螺輸出野值數(shù)據(jù)?？紤]野值存在情況下對(duì)算法新息的影響，提出了改進(jìn)的噪聲估計(jì)方程來(lái)實(shí)時(shí)更新最優(yōu)估計(jì)。
　　本文在MATLAB中完成了上述三個(gè)算法的仿真驗(yàn)證工作。首先，建立了微機(jī)械陀螺的系統(tǒng)模型，在提出的自適應(yīng) PID補(bǔ)償?shù)淖饔孟拢?/p>