[发明专利]基于力平衡闭环控制的硅微机械陀螺性能提升方法及装置

权利要求书

1.一种基于力平衡闭环控制的硅微机械陀螺性能提升方法，其特征在于实施步骤如下：

1)将硅微机械陀螺的一次解调单元输出的检测信号依次进行放大、根据驱动信号进行二次解调、滤波、PID控制得到正交耦合误差信号幅值，将所述正交耦合误差信号幅值调制到所述驱动信号得到正交耦合误差信号；

2)将硅微机械陀螺的一次解调单元输出的驱动信号进行90°移相得到驱动正交信号，将硅微机械陀螺的一次解调单元输出的检测信号依次进行放大、根据驱动正交信号进行二次解调、滤波和PID控制得到哥氏力信号的幅值，将哥氏力信号的幅值经低通滤波器后作为最终检测信号输出，同时将哥氏力信号的幅值调制到所述驱动正交信号得到哥氏力信号；

3)将所述正交耦合误差信号和哥氏力信号叠加，并与偏置直流电压一起加载到硅微机械陀螺的检测电极。

2.根据权利要求1所述的基于力平衡闭环控制的硅微机械陀螺性能提升方法，其特征在于，所述步骤3)中将叠加后的信号与输入硅微机械陀螺的偏置直流电压一起加载到硅微机械陀螺的检测电极的详细步骤如下：将所述叠加后得到的信号直接与输入直流偏置电压一起加载到所述检测电极的正极，同时将所述叠加后得到的信号经反相后与输入直流偏置电压一起加载到所述检测电极的负极。

3.一种基于力平衡闭环控制的硅微机械陀螺性能提升装置，其特征在于，包括：

放大器(31)，用于将硅微机械陀螺(1)的一次解调单元(2)输出的检测信号进行放大得到放大检测信号；

正交耦合误差信号获取单元(32)，用于根据一次解调单元(2)输出的驱动信号和放大器(31)输出的放大检测信号获取正交耦合误差信号；

哥氏力信号获取单元(33)，用于根据一次解调单元(2)输出的驱动信号和放大器(31)输出的放大检测信号获取哥氏力信号；

加法器(34)，用于将正交耦合误差信号获取单元(32)输出的正交耦合误差信号和哥氏力信号获取单元(33)输出的哥氏力信号叠加；

电压输出单元(35)，用于将加法器(34)的输出反馈到硅微机械陀螺(1)的检测电极；

所述正交耦合误差信号获取单元(32)包括依次相连的第一解调乘法器(321)、第一滤波器(322)、第一PID控制器(323)、第一调制乘法器(324)，所述第一解调乘法器(321)的输入端分别与放大器(31)的输出端、一次解调单元(2)的驱动信号输出端相连，所述第一调制乘法器(324)的输入端分别与第一PID控制器(323)、一次解调单元(2)的驱动信号输出端相连；所述哥氏力信号获取单元(33)包括依次相连的第二解调乘法器(331)、第二滤波器(332)、第二PID控制器(333)、第二调制乘法器(334)、90°移相器(335)，所述90°移相器(335)的输入端与一次解调单元(2)的驱动信号输出端相连，所述第二解调乘法器(331)的输入端分别与放大器(31)的输出端、90°移相器(335)的输出端相连，所述第二调制乘法器(334)的输入端分别与第二PID控制器(333)、90°移相器(335)的输出端相连；所述加法器(34)的输入端分别与第一调制乘法器(324)的输出端、第二调制乘法器(334)的输出端相连，所述第二PID控制器(333)通过一个低通滤波器(36)将硅微机械陀螺(1)的最终检测信号输出。

4.根据权利要求3所述的基于力平衡闭环控制的硅微机械陀螺性能提升装置，其特征在于：所述电压输出单元(35)包括第一加法器(351)、反相器(352)和第二加法器(353)，所述第一加法器(351)的输入端、反相器(352)的输入端均与加法器(34)的输出端相连，所述第一加法器(351)的输出端与硅微机械陀螺(1)的检测电极正极相连，所述第二加法器(353)的输出端通过反相器(352)与硅微机械陀螺(1)的检测电极负极相连。