石英挠性加速度计数字再平衡回路设计

针对传统石英挠性加速度计模拟再平衡回路的不足,研究设计了一种加速度计数字再平衡回路.通过系统参数辨识的方法,获得加速度计表头的数学模型;采用增量式PID控制算法,设计加速度计闭环系统;在硬件结构上选用浮点型DSP作为控制单元,采用外扩式AD/DA模块,提高转换精度.实验结果表明:加速度计系统带宽为190 Hz,响应时间为1.6ms,稳态误差为0.所设计的数字再平衡回路有效改善了系统动静态特性,提高了输出精度.     

基于电容桥的差动电容检测方法

数字闭环石英挠性加速度计系统主要由石英挠性加速度计表头和数字检测电路组成,其极限精度取决于差动电容检测电路的灵敏度。针对数字闭环石英挠性加速度计前端差动电容检测的需求,给出了一种基于电容桥的差动电容检测方法。利用数字电路产生高频方波进行单载波调制,同时利用交流电容桥结构对载波信号进行处理,并设计后续的差分放大电路对载波信号进一步处理最终实现对微弱差动电容变化的检测。经过实验验证,检测电路对电容的检测最终实现最小分辨率约为1. 8 f F(对应加速度变化1μgn)。     

石英挠性摆式加速度计闭环检测电路设计

设计了一种用于石英挠性加速度计系统中的闭环检测电路。开发了基于单载波调制的电容检测电路和伺服驱动电路,在功率放大电路前引入校正环节,提高加速度计系统的动静态性能。实验结果表明,电容检测电路线性度好,分辨力可达到10-16F量级,可检测到的上限差值电容约为7 pF。对加速度计表头进行了重力场翻滚试验,采用四点法对实验结果进行分析,得到了加速度计输出表达式。     

数字闭环石英挠性加速度计量化误差分析与实验研究

数字闭环方案可以减小模拟伺服方案中A／D转换环节所引入的精度损失,而量化误差是影响数字闭环石英挠性加速度计系统精度的重要因素之一。介绍了数字闭环石英挠性加速度计检测系统的工作原理,讨论了AD,DA位数的选择依据,基于现有硬件检测电路,软件上采取AD,DA降位使用的方法分析量化误差对闭环系统精度的影响。搭建数字闭环实验系统,实验结果表明：在一定范围内,随着AD,DA位数的降低,量化误差影响增大,闭环系统精度降低,与理论分析相吻合,为数字闭环加速度计的精度改善提供必要的理论指导和实验基础。     

石英挠性加速度计数字闭环检测电路噪声研究

为解决目前数字闭环石英挠性加速度计(Digital Closed-Loop quartz flex Accelerometer,DCLA)实测精度与其理论极限精度存在一个数量级的问题,进行DCLA闭环检测电路噪声分析。建立闭环系统误差模型,采用噪声逐级检测的方法,搭建基于噪声分离的开环噪声测试平台,确定差动电容检测环节(C/V)是影响系统精度的主要因素。在此基础上,对改进后的试验样机开展零偏稳定性测试,并对试验结果进行Allan方差分析。实验结果表明,改进后的DCLA系统精度由65.49μg提高到12.24μg,与理论精度基本一致,充分验证了理论分析方法的正确性,为进一步改善和优化数字闭环加速度计系统提供指导和依据。     

差分电容硅微加速度计检测电路研究

针对硅微加速度计中微小差分电容检测,提出了一种基于调制解调方法的闭环检测电路,介绍了该闭环检测系统的原理框图和实现途径。分析了基于单路载波的前置电容-电压( C-V)转换电路,证明了基于相关芯片的解调方法的有效性,其解调效率仅对开环输出有影响;基于双路反馈电路的静电力平衡回路有效提高该检测系统的线性度。结合硅微加速度计参数和电路设计参数,对加速度计系统进行了仿真,仿真结果显示系统稳定,刻度系数为0.9 V/gn 左右,带宽700 Hz左右。结合表头进行的精密转台实验结果表明该加速度计系统刻度系数0.88 V/gn,量程可达±13 gn。     

关于微硅机械加速度计表头设计的几个问题

由于负刚度等特殊问题，使叉齿式微硅机械加速度计的闭环控制区别于常规闭环系统，并且负刚度较大地影响微加速度计工作稳定性，为此对加速度计的表头结构设计方法及理论公式进行了研究，推导出了在给定性能参数下，设计加速度计表头最小分辨率，最大量程的方法和理论计算公式，根据上述方法设计能更好地保证加速度计的工作稳定性。     

闭环辨识与开环辨识的比较及应用

用数字仿真的方法,在同一个单输入单输出线性离散随机系统中,把四种不同实验条件下的闭环辨识与开环辨识进行比较。结果表明,在调节器输出端施加伪随机二位信号的实验条件,适宜于工业生产过程应用的闭环辨识实验条件。按此实验条件进行闭环辨识可以得到精度与开环辨识相近的过程模型。也在实验室规模的热交换器上进行了闭环和开环辨识,得到了与数字仿真一致的结果。     

一类非线性时变系统的全系数自适应控制方法

文中针对一类连续时间非线性时变系统的采样自适应控制问题,给出了一种离散化建模方法,推导得到了相应的离散化模型的系数表达式及变化规律,在此基础上设计了基于该离散化模型的全系数自适应控制方法并给出了保证闭环系统有界稳定的充分条件.数学仿真结果表明文中提出的自适应控制方法可以取得满意的控制性能.最后,对一类高阶非线性时变系统采用低阶全系数自适应控制方法的可行性和条件进行了初步的探讨.     

数字DC/DC开关电源环路补偿器设计

建立了数字控制DC/DC开关电源闭环系统的s域小信号模型,采用数字重设计法针对给定的系统参数设计了数字补偿器。应用SISO Design Tool仿真平台,在伯德图分析和根轨迹法的基础上设计了连续域的模拟补偿器,并进行了离散化处理。在建立系统s域模型时引入了模数转换器和数字脉宽调制发生器产生的延迟效应,使补偿器的设计考虑了采样速率对系统的影响,改善了传统离散设计的误差。基于数字重设计法构建的数字补偿器实现了对脉宽调制信号的可编程精确控制,保证了变换器闭环工作良好的动态特性。仿真实验结果验证了所设计的数字补偿器的性能。