硅微轴对称陀螺全角模式下的模态匹配优化技术 被引量：1

1

作者 黄海滨 胡远 +2 位作者 陈东傲 陆铭洋 徐大诚 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1879-1884,共6页

硅微轴对称陀螺全角模式下频率裂解会产生较大阈值,通过模态匹配的优化可以减小频率裂解。通过分析全角模式振型进动特点和刚度轴偏差原因,提出了一种高精度模态匹配技术。通过对陀螺进动状态时频率波动信息的分析,解调出其幅值和相位... 硅微轴对称陀螺全角模式下频率裂解会产生较大阈值,通过模态匹配的优化可以减小频率裂解。通过分析全角模式振型进动特点和刚度轴偏差原因,提出了一种高精度模态匹配技术。通过对陀螺进动状态时频率波动信息的分析,解调出其幅值和相位信息作为参考量,调整调谐电压以及调轴电压,从而实现模态匹配。实验结果表明,所提方法相较于传统开环模态匹配方法,频差从0.27 Hz提升至0.1 Hz以内,阈值从8°/s提升至3°/s,在相同360°/s转速下,输出角速率误差由18°/s降低至10°/s。 展开更多

关键词 硅微轴对称陀螺 全角模式 模态匹配 阈值

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基于RLS算法的全角模式半球谐振陀螺自补偿控制 被引量：4

2

作者 蒋效雄 田欣然 +2 位作者 丛正 赵丙权 赵小明 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期401-406,共6页

针对全角模式半球谐振陀螺驻波的非线性漂移严重影响陀螺输出精度,且该漂移会受温度、驻波位置、老化程度等因素影响的问题,提出了一种基于递归最小二乘(RLS)算法的半球谐振陀螺自补偿控制方法,分析了全角模式半球谐振陀螺的输出误差补... 针对全角模式半球谐振陀螺驻波的非线性漂移严重影响陀螺输出精度,且该漂移会受温度、驻波位置、老化程度等因素影响的问题,提出了一种基于递归最小二乘(RLS)算法的半球谐振陀螺自补偿控制方法,分析了全角模式半球谐振陀螺的输出误差补偿机理,基于RLS算法,推导出了误差自补偿控制过程表达式,并进行了仿真和实验验证,结果表明经自补偿后陀螺输出偏移峰峰值从0.0104°/s降至0.0013°/s。实验证明所提方法能够有效地抑制全角模式陀螺驻波的非线性漂移,实现对陀螺自身状态的监测和实时补偿,可提高全角模式半球谐振陀螺的输出精度,并增强陀螺的长期稳定性以及环境适应性。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 全角模式 递归最小二乘 自补偿

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周向漂移对全角模式半球陀螺性能的影响

3

作者 方海斌 方仲祺 +2 位作者 谭品恒 雷霆 戴明月 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第4期508-511,共4页

全角模式半球陀螺在海陆空领域有广泛的应用前景。制造误差的存在将导致陀螺存在周向漂移。该文分析了周向漂移的特点,讨论了陀螺零偏对惯导系统定位误差的影响,从系统角度对周向漂移的影响进行了分析,并对周向漂移两种处理方法的可行... 全角模式半球陀螺在海陆空领域有广泛的应用前景。制造误差的存在将导致陀螺存在周向漂移。该文分析了周向漂移的特点,讨论了陀螺零偏对惯导系统定位误差的影响,从系统角度对周向漂移的影响进行了分析,并对周向漂移两种处理方法的可行性进行了分析。分析表明,周向漂移影响舒拉周期振荡的幅度,但不会引起经度误差发散,经度误差发散由残余零偏引起。陀螺周向漂移的大小不等同于陀螺最终性能的漂移,对于精度为0.05~0.1(°)/h的陀螺,周向漂移控制在30(°)/h内即可。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 全角模式 周向漂移

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基于主动驱动旋转的全角模式半球谐振陀螺驻波漂移补偿方法 被引量：7

4

作者 王奇 解伟男 +2 位作者 伊国兴 王泽宇 奚伯齐 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期522-525,共4页

全角模式半球谐振陀螺具有动态范围大、应用场景广泛等特点,但由于品质因数周向不均匀导致的驻波漂移问题尚未完全解决。针对这一问题,提出一种驻波漂移模型参数辨识及补偿方法。首先,根据二阶振动模型推导了驻波漂移模型;其次,提出一... 全角模式半球谐振陀螺具有动态范围大、应用场景广泛等特点,但由于品质因数周向不均匀导致的驻波漂移问题尚未完全解决。针对这一问题,提出一种驻波漂移模型参数辨识及补偿方法。首先,根据二阶振动模型推导了驻波漂移模型;其次,提出一种辨识漂移速率峰值及阻尼轴位置的方法;最后,通过主动驱动驻波旋转补偿驻波漂移并通过实验验证方法的有效性。实验结果表明:补偿后的驻波漂移速率降低了95.55%,可以明显降低谐振子驻波漂移。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 全角模式 驻波漂移 驱动旋转

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基于全角模式下硅微轴对称陀螺调频控制技术 被引量：2

5

作者 杨颖慧 刘靖 +3 位作者 卜峰 樊波 徐大诚 郭述文 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第6期21-25,共5页

调频全角是轴对称MEMS陀螺上检测角度的控制方法,主要是在一个谐振子上叠加陀螺质量块的顺时针(CW)振动模式和逆时针(CCW)振动模式,进而得到这2种模式的频率信息来实现角度检测。在高Q值陀螺中存在系统稳定较慢和顺逆时针模式相互耦合问... 调频全角是轴对称MEMS陀螺上检测角度的控制方法,主要是在一个谐振子上叠加陀螺质量块的顺时针(CW)振动模式和逆时针(CCW)振动模式,进而得到这2种模式的频率信息来实现角度检测。在高Q值陀螺中存在系统稳定较慢和顺逆时针模式相互耦合问题,为此文中提出一种全角控制技术优化方法。该方法在现有调频全角顺逆时针控制系统上添加自动增益控制(automatic gain control,AGC)模块,用于顺逆时针模式的幅度控制,从而解决了上述2种问题,降低了角度检测阈值。实验结果表明,该控制方法下的系统稳定时间从4 s降低到0.4 s,角速率输入阈值从11(°)/s降为0.5(°)/s以下。 展开更多

关键词 MEMS陀螺仪 全角模式 频率调制 快速稳定 阈值 角增益

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半球谐振陀螺全角模式检测算法误差分析及优化研究

6

作者 吴英杰 李宏生 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2023年第1期102-106,共5页

针对全角模式下半球谐振陀螺闭环检测回路中控制系统固有延迟与信号检测端增益失配导致的角度估计误差,提出了控制量运算与角度解算的优化方法。传统检测算法基于lynch平均法建立控制量与谐振子进动参数的关系,通过检测算法输出的控制... 针对全角模式下半球谐振陀螺闭环检测回路中控制系统固有延迟与信号检测端增益失配导致的角度估计误差,提出了控制量运算与角度解算的优化方法。传统检测算法基于lynch平均法建立控制量与谐振子进动参数的关系,通过检测算法输出的控制量进行振型控制与方位角的解算,在此基础上,直接提取检测信号中的余弦分量进行方位角解算并忽略振幅控制量中的正交分量,缩减了控制量计算过程并抑制了检测端增益失配导致的角度输出误差。仿真结果表明:与传统算法相比,优化后的检测算法在振幅控制上有更优良的控制精度,角度输出误差显著降低。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 全角模式 检测算法 误差 优化方法

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半球谐振陀螺通道误差影响分析与全温补偿方法

7

作者 赵丙权 高方旭 +3 位作者 张勇刚 张海峰 李世杨 周彤 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第6期607-614,共8页

为了减小半球谐振陀螺在温度变化过程中增益误差、相位误差、非线性误差等通道误差与陀螺零偏的耦合,提升陀螺全温精度,提出了一种基于Elman神经网络对通道误差补偿的方法。首先,分析了增益误差、相位误差、非线性误差等通道误差对陀螺... 为了减小半球谐振陀螺在温度变化过程中增益误差、相位误差、非线性误差等通道误差与陀螺零偏的耦合,提升陀螺全温精度,提出了一种基于Elman神经网络对通道误差补偿的方法。首先,分析了增益误差、相位误差、非线性误差等通道误差对陀螺输出的影响机理,其次,建立了基于Elman神经网络的补偿模型。最后通过实验对建立的模型进行了验证。实验结果表明,由于辨识并补偿了耦合在陀螺阻尼不均中的通道误差,零偏在全温过程中的变化量减小,非线性得到改善,陀螺的全温精度由0.1132(°)/h提升至0.012(°)/h。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 全角模式 通道误差 零偏稳定性 温度补偿

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基于Kalman滤波解调的半球谐振陀螺全角控制方案及仿真 被引量：1

8

作者 杨小龙 马官营 +1 位作者 李建朋 王琪伟 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第2期107-115,共9页

针对半球谐振陀螺全角模式控制中的信号处理与控制环节复杂、高精度数字解算对全角控制效果和陀螺精度有直接影响的问题,对半球谐振陀螺全角控制方法进行研究.以非理想半球谐振子为控制对象,给出一种半球谐振陀螺的全角控制方案.针对振... 针对半球谐振陀螺全角模式控制中的信号处理与控制环节复杂、高精度数字解算对全角控制效果和陀螺精度有直接影响的问题,对半球谐振陀螺全角控制方法进行研究.以非理想半球谐振子为控制对象,给出一种半球谐振陀螺的全角控制方案.针对振型信号的高精度解算问题,提出一种基于Kalman滤波的数字解调方法.仿真结果表明,基于Kalman滤波解调的全角控制系统能实现快速解调和稳定控制. 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 全角模式 Kalman滤波解调 系统仿真

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硅微轴对称陀螺速率积分模式下角速率输出方法研究 被引量：3

9

作者 陆铭洋 宣琳 +2 位作者 刘靖 徐大诚 郭述文 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期745-750,共6页

硅微轴对称陀螺速率积分模式通过对振型的进动角检测来实现角度信号的输出。要实现角速率输出,通常采用微分来实现,而器件刚度和阻尼不对称会带来输出量的波动和噪声等误差,直接影响输出精度,同时导致输出阈值存在。在分析刚度和阻尼不... 硅微轴对称陀螺速率积分模式通过对振型的进动角检测来实现角度信号的输出。要实现角速率输出,通常采用微分来实现,而器件刚度和阻尼不对称会带来输出量的波动和噪声等误差,直接影响输出精度,同时导致输出阈值存在。在分析刚度和阻尼不对称误差模型的基础上,采用输出量的傅里叶级数迭代对误差项进行补偿,实现速率积分模式下误差自补偿技术,降低了阈值,并提升了输出线性度。实验结果表明,在量程±5000°/s范围内,标度因数非线性由1240×10^(-6)降低至340×10^(-6),阈值由5°/s降低至0.5°/s。 展开更多

关键词 全角模式 角速率输出 刚度不对称 阻尼不对称

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基于驱动振型进动的半球谐振陀螺旋转调制方法 被引量：6

10

作者 陈刚 唐明浩 +2 位作者 张海峰 杨松普 贾晨凯 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期589-593,603,共6页

针对半球谐振陀螺工作在全角模式时陀螺漂移会随谐振子振型位置不同而变化的问题,提出一种基于驱动振型进动的半球谐振陀螺旋转调制方法。基于Lynch推导的半球谐振陀螺误差模型,推导了全角模式下半球谐振陀螺椭圆参数控制力对误差抑制... 针对半球谐振陀螺工作在全角模式时陀螺漂移会随谐振子振型位置不同而变化的问题,提出一种基于驱动振型进动的半球谐振陀螺旋转调制方法。基于Lynch推导的半球谐振陀螺误差模型,推导了全角模式下半球谐振陀螺椭圆参数控制力对误差抑制的表达式;根据半球谐振陀螺的漂移特性,提出了一种主动驱动振型进动的半球谐振陀螺旋转调制方法。通过实验,比较了常规全角模式和旋转调制模式下的陀螺漂移Allan方差以及基于陀螺静态数据的半实物仿真定位误差的结果。试验结果表明,旋转调制模式下的陀螺零偏稳定性(Allan方差)相比常规全角模式提高了一个数量级以上。所提出的方法可以有效均和陀螺漂移,提高系统的定位精度。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 全角模式 旋转调制 振型驱动

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半球谐振陀螺四次谐波质量调平方法 被引量：1

11

作者 胡强 岳亚洲 +3 位作者 曹诗音 陈彤阳 杨雨恒 滕霖 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期601-610,共10页

半球谐振陀螺关键指标频率裂解值直接影响陀螺性能,需要通过调平降低半球谐振子环向质量分布四次谐波分量,从而获得极小的频率裂解值。针对上述需求,分析半球谐振子环向质量不均匀分布情况,指出四次谐波质量是频率裂解产生的主因,建立... 半球谐振陀螺关键指标频率裂解值直接影响陀螺性能,需要通过调平降低半球谐振子环向质量分布四次谐波分量,从而获得极小的频率裂解值。针对上述需求,分析半球谐振子环向质量不均匀分布情况,指出四次谐波质量是频率裂解产生的主因,建立半球谐振子频率裂解值与四次谐波质量的关系,分析频率裂解值对陀螺性能的影响。仿真研究半球谐振子质量去除位置与频率裂解的关系,给出调平方法。针对裸半球谐振子设计化学调平方法并完成实验,实现频率裂解值由2380.7mHz降低至7.2mHz;设计离子束调平方法并完成实验,实现频率裂解值由89.9mHz降低至1.4mHz;针对镀膜后装配的半球谐振子,设计离子束调平方法,实现频率裂解值由9.96mHz降低至0.15mHz,优于导航级半球谐振陀螺要求的0.5mHz。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 半球谐振子 调平 化学 离子束 全角模式控制电路

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基于频率解调的半球谐振陀螺控制系统设计 被引量：1

12

作者 关泽源 魏振楠 +2 位作者 孙一为 王瑞祺 伊国兴 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第4期494-498,共5页

与力平衡模式相比,半球谐振陀螺的全角模式具有测量范围大及线性度高等优点。该文针对现有全角模式解调方案里驻波方位角计算过程中存在的精度损失,以及输出对温度变化敏感等问题,以行波线性叠加原理为基础,提出基于顺时针、逆时针行波... 与力平衡模式相比,半球谐振陀螺的全角模式具有测量范围大及线性度高等优点。该文针对现有全角模式解调方案里驻波方位角计算过程中存在的精度损失,以及输出对温度变化敏感等问题,以行波线性叠加原理为基础,提出基于顺时针、逆时针行波同步频率解调的半球谐振子驻波信息解算方法。设计基于频率解调的全角模式半球谐振陀螺多回路控制方法,实现驻波的频率、幅度及正交控制。针对现场可编程门阵列(FPGA)电路算法优化难及浮点运算精度低等问题,设计并实现了现场可编程门阵列+数字信号处理(FPGA+DSP)双核心半球谐振陀螺数字控制电路。通过实物实验验证了该文提出的控制方案及数字控制电路的有效性。实验结果表明,此方法可减小由温度波动引起的谐振频率改变对陀螺输出的影响。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 全角模式 频率解调 多回路控制

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半球谐振陀螺电路增益非对称分析及抑制方法 被引量：4

13

作者 赵万良 江文杰 +2 位作者 张天翔 樊琦 邵添羿 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期644-651,共8页

全角模式半球谐振陀螺具有测量动态范围大,不存在速率积分误差等优点,应用场景广泛,但驻波检测和驱动电路的增益非对称会对其标度因数的线性度和稳定性产生影响。针对上述问题,推导了含有检测驱动电路增益和相移的陀螺动力学模型,明确... 全角模式半球谐振陀螺具有测量动态范围大,不存在速率积分误差等优点,应用场景广泛,但驻波检测和驱动电路的增益非对称会对其标度因数的线性度和稳定性产生影响。针对上述问题,推导了含有检测驱动电路增益和相移的陀螺动力学模型,明确电路增益和相移不对称对陀螺标度因数的影响机理,提出一种检测驱动电路单路复用的方法,并通过仿真验证了所提方法的有效性。最后开展单路复用实验,实验结果表明单路复用将全角模式下的角速度漂移降低了82%,并将标度因数非线性从6%降低到了1.3%,基本消除了电路的增益非对称对标度因数的影响。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 全角模式 标度因子 增益非对称

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微小型金属壳谐振陀螺静电激励电路设计

14

作者 韦任 刘宁 +2 位作者 苏中 王靖骁 赵文江 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2023年第8期38-43,共6页

针对微小型金属壳谐振陀螺金属谐振子的激励需求,提出一种非接触式静电力的高压激励电路。通过分析陀螺敏感器件的结构和工作模式,建立静电力模型。采用直流逆变电路转换高压的方法实现高频高压激励的输出,首先通过闭环推挽式升压电路... 针对微小型金属壳谐振陀螺金属谐振子的激励需求,提出一种非接触式静电力的高压激励电路。通过分析陀螺敏感器件的结构和工作模式,建立静电力模型。采用直流逆变电路转换高压的方法实现高频高压激励的输出,首先通过闭环推挽式升压电路产生正负高压,然后直流逆变电路采用PWM信号驱动正负高压交替输出并滤波,最终实现直流逆变为高频高压输出。通过构建电路仿真模型验证设计的可行性,对比不同截止频率对输出的影响。仿真结果表明,频率为200 kHz,幅值为500 V的高压高频输出,最佳截止频率为350 kHz,输出差值百分比为17.67%。最后经过实物制作与测试,证明该静电激励电路可稳定产生正弦高压激励金属谐振子。 展开更多

关键词 金属谐振子 全角模式 静电力驱动 高压激励 推挽式变压器 直流逆变

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检测误差对半球谐振陀螺进动因子的影响分析

15

作者 韩世川 林翠平 +2 位作者 陈婷婷 雷霆 卜继军 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第2期226-230,共5页

全角(WA)模式的半球谐振陀螺(HRG)进动因子只与球壳谐振子的物理尺寸有关,但由于读出电极非正交耦合及间隙失配、检测电路增益误差等检测误差,导致进动因子的周向一致性退化。该文首先对理想半球谐振陀螺的进动因子进行了理论推导,然后... 全角(WA)模式的半球谐振陀螺(HRG)进动因子只与球壳谐振子的物理尺寸有关,但由于读出电极非正交耦合及间隙失配、检测电路增益误差等检测误差,导致进动因子的周向一致性退化。该文首先对理想半球谐振陀螺的进动因子进行了理论推导,然后针对检测误差对进动因子的影响进行了分析,结合具体的全角模式控制电路与算法,提出了检测误差的校正方法,最后通过实验验证了该校正方法的有效性。实验结果表明,进动因子的周向一致性提升了2个数量级。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺(HRG) 全角(WA)模式 进动因子 检测误差

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