基于锁相技术的微机械陀螺闭环驱动电路

传统的闭环驱动电路其输出信号的频率与微机械陀螺驱动方向的固有频率存在一定偏差,且频率抖动较大,系统的建立时间较长．基于上述不足,在分析微机械陀螺闭环驱动方式工作原理的基础上,提出一种基于锁相技术的闭环驱动电路方案,电路进入稳定工作状态时,交流驱动电压与驱动方向敏感电流的相位及频率一致．微机械陀螺在驱动方向谐振,显著改善了输出信号的频率特性．仿真结果表明,这种闭环驱动电路输出信号频率与微机械陀螺驱动模态固有频率完全一致,频率抖动及系统建立时间分别是传统闭环驱动电路的38％和50％．通过实验验证了该方法的可行性     

一款基于AGC-PI结构的微陀螺闭环驱动电路芯片

比例积分(PI)控制器是微陀螺自动增益控制(AGC)闭环驱动电路中的重要模块,常被用来改善闭环驱动电路的瞬态响应特性.但是,传统的PI控制器电路存在功耗、面积大的缺点.针对此问题,提出了一种Gm-C结构的PI控制器,其仅由一个片内的跨导放大器和片外电容电阻网络即同时实现了减法、比例和积分功能,显著减小了芯片功耗和面积.此外,提出了一种带温度补偿的跨阻放大器(TIA)结构的读出电路,将驱动轴振动速度幅值的温漂系数从补偿前的1 640×10-6/℃提高到了114×10-6/℃.设计的驱动电路芯片在0.35μm标准CMOS工艺下实现,工作电压为5 V.其中PI控制器的静态功耗小于1 mW,面积仅为0.18 mm×0.08 mm.芯片与微陀螺的联合测试结果表明,在PI控制器的比例系数和积分系数分别设置为10和200时,闭环驱动电路有最佳的瞬态响应.     

电磁驱动微机械陀螺接口电路的研究

电磁驱动电容检测的力平衡微机械陀螺相对于压阻检测等方式的其他形式的微机械陀螺来说,具有高灵敏度及高精度的突出优点,但是其接口电路也比较复杂.这一接口电路从功能上可分为驱动电路和检测电路两个部分:驱动电路的主要功能是使微机械陀螺产生在驱动模态固有频率下的振幅稳定的正弦振动;检测电路的主要功能是拾取陀螺所产生的角速度信号....     

硅微陀螺仪闭环校正控制系统设计

为了提高硅微陀螺仪的精度,对硅微陀螺仪的闭环校正控制系统进行了研究.首先,推导了简化的开环系统传递函数,分析表明为了防止谐振峰值的出现,相对频差δf必须小于等于1/(2Qy).其次,利用反馈力矩器的负刚度效应,消除两模态的相对频差,提高系统的机械灵敏度.最后,在无频差情况下,设计一个带有无源阻抗网络的比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation,PID)校正环节,校正后系统的相角裕度为52°,幅值裕度为18dB,闭环带宽为931 rad/s,实现了闭环系统校正.仿真和实验表明闭环校正电路是可行的.相对于开环检测,闭环校正系统的量程增加了1.6倍,标度因数非线性减小了45.6倍,零偏稳定性提高了2.56倍.同时,标度因数对称性、标度因数重复性、阈值和分辨率等性能都得到较大改善.     

静电驱动压阻检测微机械陀螺仪的研究

对静电驱动压阻检测微机械陀螺仪进行了结构设计并对工作原理进行了介绍．与硅压阻器件相比,本文利用多势垒纳米膜所具有的压阻效应作为检测方式,实现了较高的压阻灵敏度;采用硅基异质外延砷化镓薄膜工艺进行陀螺结构以及多势垒纳米膜器件的加工,较好地实现了工艺的兼容．通过对结构进行模态仿真,确定了陀螺的固有频率．     

模糊PID算法在双闭环温控系统中的应用

在工业生产中,为克服温度控制系统的大滞后特性,构建了温度反馈和电流反馈的双闭环控制系统.上层是以PLC为控制核心的温度-电流设定值控制系统,下层是以DPS为控制核心的电流设定值-负载电流值控制系统,通过调节硅钼棒负载功率以调节钟罩炉温度.重点讨论了上层控制系统的控制策略,模糊自适应整定PID算法的选用和实现方法.通过现场测试,系统具有良好的稳定性和控制精度.     

微机械隧道陀螺的振动特性测试

结合微机械陀螺仪和隧道效应的特点,提出了角振动微机械隧道陀螺仪的工作原理和结构设计方案。针对微机械陀螺的驱动和检测在面内和面外的结构特点,制定了图像处理法、静电力阶跃激励法和机械激励法等振动特性测试方法,在大气环境下分别对隧道陀螺仪驱动和检测模态的振动特性进行了测试,得到了相应的谐振频率,采用不同的方法得到的结果基本一致。     

线阵CCD在机械微变距离测量中的应用

介绍了一种应用线阵CCD测量柴油机曲轴臂距差的原理和方法。讨论了光杠杆原理在此测量系统中的应用，并结合实际分析了系统产生非线性误差的原因，给出了此测量系统非线性的处理方法。     

国产硅微机械陀螺仪比对测试

日前,北京长城计量测试技术研究所惯性技术研究室对电子十三所和中科院上海微系统所研制的国产硅微机械陀螺仪开展了比对测试工作,依据《国产硅微机械陀螺仪测试大纲》,对两家比测单位提供的几只陀螺仪进行了全部的参数测试和环境试验（主要是振动和冲击）,并负责编制了《国产硅陀螺仪测方法及计划》。     

微机械惯性平台技术研究

本文介绍了微机械惯性平台的工作原理,讨论了微机械惯性平台的主要部件(微机械陀螺仪和微机械加速度计)的设计,并介绍了其使用前景.     

石英陀螺闭环自激驱动电路(英文)

为使石英陀螺满足高性能、小型化和集成化需求,设计石英陀螺专用集成电路接口芯片势在必行.本文通过分析石英陀螺表头的机电特性,得出方波驱动方式是系统性能和复杂程度的折衷.据此设计了一种闭环自激驱动电路.该电路与石英结构形成反馈环路,从而实现陀螺的自激驱动,并通过自动增益控制电路实现幅值稳定.该电路已用0.5μm CMOS工艺实现,测试结果表明该电路可以实现稳幅稳频的驱动,幅值稳定度0.01%.集成该驱动电路的石英陀螺系统达到战术级性能.     

一种电磁式微机械振动环陀螺的建模与优化

提出了一种新型的电磁式微机械振动环陀螺结构.为优化陀螺的设计和提高陀螺的性能,在推导微机械陀螺集总参数模型的基础上,建立了电磁式微机械振动环陀螺的数学模型,得到了影响陀螺灵敏度的因素,据此对陀螺参数进行优化设计.采用有限元分析方法和实验测试方法相结合来验证该模型和设计方案的可行性.模型计算结果表明,优化后的陀螺在-200～200（°）.s^-1的范围内,其机械灵敏度为0.002 3μm/（（°）.s^-1）,电学灵敏度为0.062μV/（（°）.s^-1）.用有限元模拟得到陀螺机械灵敏度为0.002 9μm/（（°）.s^-1）,锁相放大器测试得到微陀螺样机电学灵敏度为0.051μV/（（°）.s^-1）.有限元仿真和样机实测结果与理论计算结果基本吻合,证实了该模型的正确性及陀螺设计方案的可行性.     

电容式硅微机械陀螺仪结构设计及仿真

通过对微机械陀螺的调研分析,提出了一种新型微机械陀螺仪,并对陀螺进行了结构设计.该结构采用静电梳齿驱动、栅结构电容检测,使陀螺具有较高灵敏度.驱动模态和检测模态均为滑膜阻尼,能够实现较高的Q值,且具有一定的解耦特性.文中通过仿真分析得到了结构的各阶频率,使陀螺驱动模态和检测模态固有频率匹配,验证了结构的合理性.结合现有...     

具有栅结构与静电梳齿驱动的电容式微机械陀螺的仿真、设计与测试

电容式陀螺仪是一种振动式陀螺仪,由于加工的特殊性使其具有了传统的陀螺无法比拟的优点,从而拓宽了其应用领域.为了提高陀螺仪的检测精度,本文提出了一种静电梳齿驱动、栅结构的电容式检测的微机械陀螺仪的设计方法,并分析了其工作原理.运用ANSYS软件对陀螺结构进行了仿真和模态分析,仿真结果与理论计算结果相接近.所设计的陀螺结构采用体硅标准工艺方法进行了设计,并对其进行了流片加工和封装,最终得到了电容式微机械陀螺仪.实验测试的结果表明,陀螺驱动模态的固有频率为4.06kHz,灵敏度为0.027 9 v/((°)s-1).     

电路模拟结构在结构吸波材料中的应用探索研究

研究了电路模拟结构(电路屏)在结构吸波复合材料中应用的可行性。重点研究了电路屏结构尺寸、电路屏所处位置及复合材料体系各层中吸收剂配比对吸波特性的影响，结果表明，电路屏在雷达吸波材料中起到了以下的作用：电路屏能引起入射电磁波与反射电磁波的干涉，起到又一反射屏的作用；电路屏的加入能增大吸波结构的表面输入阻抗。通过合理的设计电路屏及使电路屏结构尺寸与吸波结构中的介质层相匹配，电路模拟结构可以有效地提高吸波结构的吸波性能。     

船舶推进轴系变结构控制

以船舶主推进轴系为研究对象,在变结构控制理论和设计方法的基础上,对主推进轴系的变结构控制方法进行研究。考虑到推进轴系在螺旋桨处的位移响应最大,在螺旋桨部位设置主动控制作动器,对推进轴系进行振动控制,并以主推进系统的弹性体动力学模型为基础,建立系统的变结构控制方法。采用单位向量控制形式的最终滑动模态控制器,并采用二次型最优控制理论设计最终滑动模态的切换函数。最后以一个带有六个弹性支撑的推进轴为例进行仿真计算。实例分析指出:变结构控制对于推进轴系的振动控制具有显著的效果。     

基于知识的多变量非线性系统变结构解耦控制

文章提出了一种基于知识的变结构解耦控制策略 ,并用于多变量非线性系统的控制 ,避免了传统解耦控制所必须的建模过程 ,特别是避免了相应的大量复杂的矩阵运算。阐述了其控制知识库中的一些模块 ,给出了其算法要点。提出的策略成功地用于一个 3× 3强耦合系统———三绕组加热标准温度源的恒温控制 ,得到了温度稳定性和温度均匀性都优于 1℃的效果 ,这是传统方法用于该系统所无法实现的。