基于卡尔曼滤波的倒立摆系统角度信号处理研究

倒立摆系统姿态状态是一个强耦合的多阶非线性系统。在使用传统的加速度传感器获取数据的基础上,使用卡尔曼滤波的方法,将加速度传感器数据和陀螺仪数据进行融合,以Freescale Cortex_M4内核单片机为核心的惯性测量单元进行试验。卡尔曼滤波器将姿态信息作为系统状态变量进行实时估算滤掉噪声。并且通过实验,观察倒立摆系统实际运行状态,证明了卡尔曼滤波具有良好的动态跟踪能力和抗噪声能力。     

轴对称壳谐振子振型的进动研究

谐振子式陀螺仪是近年来发展起来的一种新型的无转子和活动支承的陀螺仪。它的核心部件是一个轴对称壳谐振子。本文研究了这种谐振子旋转时振型的进动情况,对于设计和研制类似于半球谐振子陀螺有重要的指导意义。     

微机械振动陀螺的耦合误差和隔离耦合的结构设计

微机械振动陀螺是近几年发展起来的新型惯性元件,其误差源主要有微机械结构的Brownian噪声,电路噪声,机械耦合误差及电子机械耦合误差等,这些误差严重影响陀螺仪的精度。本文提出了单级隔离耦合和双级隔离耦合的结构方案,有效减小机械耦合误差,提高精度。     

陀螺经纬仪定向在矿井联系测量中的应用

在矿井联系测量中用陀螺仪定向来确定井下起始边的坐标方位角,以减少起始边方位角的误差对最终点位的影响.     

静电陀螺仪空心球转子变形分析

提出了基于有限元方法对静电陀螺仪空心球转子离心变形、温度变形、压力变形和综合变形的分析方案,并给出了减少变形的措施。分析结果表明:转子的变形主要是由温度引起的,压力和离心产生的变形相对比较小;离心变形对转子的球形度影响较大,但变形值要比温度引起的变形值约小2个数量级;温度变化对转子的半径变化产生较大影响,但主要影响转子与电极之间的间隙,对转子的球形度几乎没有影响;同样,压力变形对球形度影响较小,对半径影响也较小。因此,在结构设计时将转子半径变化考虑进去,并加以补偿,则对转子半径的影响就可以忽略。可以通过在四个标准大气压和五个标准大气压下将空心球转子研磨成球形,来消除离心变形对转子球形度的影响。结果还表明该方案对空心转子静电陀螺仪转子的研制具有重要的应用价值。     

硅微陀螺仪的正交误差分析

推导了双框架式硅微陀螺仪驱动模态和检测模态的运动方程，定义了驱动位移和敏感位移。在此基础上，利用弹性主轴原理，分别推导了内外框弹性主轴偏转产生的正交误差信号表达式及正交误差信号和敏感信号的比值表达式。分析结果表明，双框架式硅微陀螺仪内外框弹性主轴发生偏转时，都将产生正交误差位移，且双框架式硅微陀螺仪产生的正交误差位移数值相当于单框架式硅微陀螺仪正交误差位移的两倍。测定了双框架式硅微陀螺仪的正交误差，正交误差信号，其值为431°／s，此时偏转角度仅为0．0196°。     

惯性仪表数据采集的一种实现方法

惯性仪表(陀螺仪和加速度计)是惯性导航系统中的核心部件。为便于导航计算机的数字处理．惯性仪表输出的信号通常要经过A／D或V／F转换。本文介绍惯性仪表输出信号经V／F转换后的信号处理方法，即陀螺仪和加速度计的输出经过V／F转换变成频率信号以后利用82C54构成的电路将其转化成具有一定脉冲当量的脉冲信号供计算机处理，按这种方法处理，计算机对惯性仪表的数据采集就转化为对脉冲信号的计数。文中从硬、软件两个方面讨论了这一设计与实现的方法。     

基于等离子体朗缪尔流效应的新型微机械陀螺仪

首次将等离子体作为敏感元件应用于微机械陀螺仪中,取代目前微机械陀螺仪中所采用的固体、液体或气体等元件。利用气体放电产生的等离子体朗缪尔流效应来使敏感元件产生一定速度的运动,不需另外的驱动元件。介绍了等离子体朗缪尔流效应,探讨了应用朗缪尔流效应的新型微机械陀螺仪的原理,根据Langmuir-Drugvesteyn理论推算朗缪尔流速度可达到6 m/s,给出了该新型微机械陀螺仪的微加工与封装方案和工艺参数优化试验系统。     

小波变换在压电陀螺仪信号去噪中的应用

提出了基于小波变换的陀螺仪信号的去噪方法.陀螺仪作为重要的敏感测量器件,其测量信号的精度很大程度上决定了系统的性能.利用信号与噪声进行小波变换后在各尺度空间呈现的不同特性,应用Daubechies四阶正交小波(db4)对噪声信号进行多层小波变换,逐层估计小波变换的各层细节信号的阈值,分别进行软阈值滤波处理,然后进行小波逆变换重建信号以达到对信号消噪和恢复的目的.采用该方法可以有效提高陀螺仪噪声环境下的测量精度.     

硅微陀螺仪零偏稳定性的优化

为了进一步提高硅微陀螺仪的零偏稳定性,使其满足更高精度应用场合的需求,研究了硅微陀螺仪零偏稳定性优化技术。以典型Z轴硅微陀螺仪为例,对影响其零偏稳定性的主要因素：机械耦合误差、电路耦合误差、机械热噪声、接口电路噪声进行了完整分析,并从抑制零偏温度漂移及输出噪声两个角度提出了改善硅微陀螺仪零偏稳定性的设计原则。基于上述原则,优化设计了硅微陀螺仪的机械结构及接口电路。最后对所设计的硅微陀螺仪进行了零偏稳定性测试,以验证所提出优化设计原则的有效性。实验结果表明,4个测试组的硅微陀螺仪零偏输出均无明显漂移,且零偏稳定性在6（°）/h左右,达到了中等战术级水平。