基于信號處理方法的微機械陀螺誤差補償技術的研究

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1、學校代碼：10385分類號：研究生學號：1300408008密級：基于信號處理方法的微機械陀螺誤差補償技術的研究Researchoncompensationtechnologyofmicromachinedgyroscopeerrorbasedonsignalprocessing作者姓名：楊慶峰指導教師：莫冰副教授合作教師：學科：電子科學與技術研究方向：微機械陀螺誤差消除所在學院：信息科學與工程學院論文提交日期：二零一六年三月三十日學位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明茲呈交的學位論文是本人在導師指導下完成的研究成果。論

2、文寫作中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的巧究內(nèi)容，如參考他人或集體的科巧成果１，均在論文中＾明確；的方式說明。本人依法享有和承擔由此論文所產(chǎn)生的權利和責任。論文作者簽名：赫京、峰簽名日期：儀戸、、Ｑ學位論文版權使用授權聲明本人同意授權華僑大學有權保留并向國家機關或機構送交學位論文的復印件和電子版，允許學位論文被查閱和借閱。本人授權華僑大學可Ｌ乂將本學位論文的全部內(nèi)容或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。論文作者簽名：漁灸讀指導教師簽

3、名：兩簽名日期：心化、氏如簽名日期：１ＭＷ。摘要摘要微機械陀螺儀以其在軍用和民用這兩個方面的應用潛力，逐漸成為眾多機構的重點研究方向，而靜電驅(qū)動電容式微機械陀螺又以其結構簡單、靈敏度高、溫度漂移低等優(yōu)點成為研究熱點之一。但微機械陀螺傳感器存在著各種非理想效應，其中靜電驅(qū)動電容式微機械陀螺主要包括正交誤差和同相誤差這兩種非理想效應，這兩種非理想效應會嚴重制約微機械陀螺儀的性能。首先,在理論上了解微機械陀螺儀非理想效應產(chǎn)生的根本原因后，本文用ANSYS軟件分別建立雙質(zhì)量塊微機械陀螺儀模型和全對稱結構微機械陀螺儀

4、模型，仿真這兩種陀螺儀中非理想效應產(chǎn)生的原理，通過陀螺儀理想狀態(tài)模型和存在非理想效應模型的仿真我們可以看到陀螺儀工作時候的內(nèi)部運動狀態(tài)，以及對比分析陀螺儀非理想效應對其性能產(chǎn)生的影響，仿真結果表明這兩種非理想效應都會對微機械陀螺儀中心模塊的運動產(chǎn)生影響，正交誤差使微機械陀螺儀中心模塊偏離理想位置的幅度遠大于同相誤差產(chǎn)生的影響。其次,本文分析了兩種結構微機械陀螺儀正交誤差、同相誤差產(chǎn)生的原因，根據(jù)分析的結果修改了微機械陀螺儀在驅(qū)動方向和檢測方向上的動力學方程，根據(jù)微機械陀螺儀動力學方程分別建立理想情況、只存在同相誤差時

5、、只存在正交誤差時和同時存在兩種誤差時的Simulink模型并進行仿真。Simulink模型的仿真結果顯示，正交誤差是微機械陀螺儀的主要干擾誤差，對陀螺儀性能有很大影響，而同相誤差的影響極其微弱，可以忽略不計。最后，本文基于微機械陀螺儀角速度信號提取原理，分析非理想效應產(chǎn)生的干擾信號和有用角速度信號之間的區(qū)別，提出了分別消除微機械陀螺儀正交誤差和同相誤差產(chǎn)生的影響的方案，并將方案進行綜合，使之可以同時消除正交誤差和同相誤差產(chǎn)生的影響，之后用MATLAB對方案進行仿真，仿真結果表明該方案可以有效抑制這兩種非理想效應產(chǎn)生

6、的影響。本文研究成果有望大幅度提高微機械陀螺傳感器系統(tǒng)的整體性能，對于推動微機械陀螺傳感器的研究事業(yè)發(fā)展，加速其產(chǎn)業(yè)化進程具有重要作用。關鍵詞：微機械陀螺儀Simulink模型ANSYS模型正交誤差同相誤差IAbstractAbstractMicromechanicalgyroscopewithitsmilitaryandcivilianthetwoaspectsofpotentialapplicationshasbecomethekeyresearchdirectioninmanyinstitutionsandel

7、ectrostaticactuationandcapacitivemicromachinedgyroscopewithitssimplestructure,highsensitivity,lowtemperaturedriftbecomeoneofthehotresearch.Butthemicromechanicalgyrosensorhasavarietyofnonidealeffects.Amongthem,thetwokindsofnonidealeffects,suchasthequadratureerro

8、randthein-phaseerror,aremainlyincludedinthemicro-machinedcapacitivemicro-machinedgyroscope,whichcanseverelyrestricttheperformanceofthemicromechanicalgyroscope.Firstly,weunde