微机械振动陀螺闭环自激驱动理论分析及验证  

Theoretic analysis and verification of the closed-loop self-oscillation for an MEMS gyroscope

作　　者：刘恒[1,2] 刘显学[3] 张凤田[3] 苏伟[3] 张富堂[3] 

机构地区：[1]南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏南京210044 [2]江苏省气象探测与信息处理重点实验室,江苏南京210044 [3]中国工程物理研究院电子工程研究所,四川绵阳621900

出　　处：《重庆大学学报（自然科学版）》2011年第10期136-141,共6页Journal of Chongqing University

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41075026);中国工程物理研究院科学技术发展基金资助项目(2009B0403044)

摘　　要：根据微机械振动陀螺驱动控制的要求,对基于自动增益控制的自激驱动陀螺系统进行了理论分析,在系统存在相位不平衡时,利用近似平均法得到了结构的起振条件及稳态幅度表达式。理论分析和实验测试表明:参考电压须大于某一临界值结构才能起振,较大的参考电压能达到大的稳态振幅,提高信噪比;系统相位偏差将导致系统谐振频率偏离固有谐振点,同时引起稳态振幅变小;改变滤波器时间常数能改变起振时间。陀螺闭环自激系统测试得到谐振频率10min内稳定度达到±8ppm,振动幅度1h内最大漂移0.1%。By analyzing the requirement of the closed-loop control for the vibratory gyroscope,the behaviour of the self-oscillation system with automatic gain control was analyzed with averaging method to achieve system stability and stable equilibrium.The theoretic analysis and experiment show that the reference voltage must be larger than a critical value;the larger the reference voltage is,the larger the signal-noise-ratio is;the system phase error will cause the resonance frequency drift and decrease the vibrating amplitude;different constants of the low pass filters result in different time to achieve the stable states.The experiment shows the frequency accuracy of the close-loop self oscillation system is about ±8ppm in 10 minutes and vibration amplitude is about 0.1% error in an hour.

关 键 词：陀螺 自激振荡 平均法 自动增益 相位偏差 

分 类 号：V241.5[航空宇航科学与技术—飞行器设计]