[发明专利]一种加快微机电陀螺零偏稳定时间的方法

权利要求书

1.一种用于加快微机电陀螺零偏稳定时间的方法，其特征在于：获取微机电陀螺的正交误差幅度(406)，通过负反馈闭环控制回路设计，产生正交刚度抑制电压并施加到微机电陀螺耦合刚度抑制电极上，将正交刚度完全抵消；再通过微机电陀螺驱动频率与零位输出间的拟合系数对零位输出进行补偿，实现加快微机电陀螺零偏稳定时间；

所述闭环控制回路设计，具体包括以下步骤：

1)设置第一前置读出电路(11)，使驱检拾取结构(6)的第一输出电极(8)连接第一前置读出电路(11)得到驱动振动电压，再将第一前置读出电路(11)的输出端连接第一A/D转换器(301)，将第一A/D转换器(301)连接一数字信号处理器(400)，得到驱动振动电压的数字量化信号，供数字信号处理器(400)进行数据处理；

2)在数字信号处理器(400)中设置第一同相解调器(303)，第一正交解调器(304)，第一滤波器(305)、第二滤波器(306)，第一加法器(322)和第二加法器(323)，第一PID控制器(311)、第二PID控制器(312)，正弦波发生器(315)，乘法器(317)；

将第一A/D转换器(301)输出端同时接入第一同相解调器(303)和第一正交解调器(304)；再将第一同相解调器(303)的输出端串联第一滤波器(305)得到解调相位误差信号(307)，将解调相位误差信号(307)连接第一加法器(322)，并将解调相位误差信号(307)与第一相位控制信号(309)比较得到相位误差信号，再将相位误差信号送入第一PID控制器(311)得到第二相位控制信号(313)，将第二相位控制信号(313)连接正弦波发生器(315)得到驱动相位信号(316)；同时，将第一正交解调器(304)的输出串联第二滤波器(306)得到驱动振动信号幅度(308)，将驱动振动信号幅度(308)连接第二加法器(323)，并将驱动振动信号幅度(308)与振动幅度参考信号进行比较得到幅度误差信号，再将幅度误差信号送入第二PID控制器(312)得到幅度控制信号(314)；将驱动相位信号(316)和幅度控制信号(314)同时连入乘法器(317)，并将乘法器(317)的输出端连接第一D/A转换器(318)的输入端，最后将第一D/A转换器(318)的输出端连接至驱动电极(2)，构成数字闭环驱动；通过所述数字闭环驱动的闭环控制，能够使微机电陀螺在驱动模态方向上以其固有的谐振频率进行恒幅振动；

3)设置第二前置读出电路(13)，使敏感拾取结构(4)的第二输出电极(7)连接第二前置读出电路(13)得到敏感模态振动电压(17)，再将第二前置读出电路(13)的输出端连接第二A/D转换器(401)，将第二A/D转换器(401)连接至数字信号处理器(400)，得到敏感模态振动电压(17)的数字量化信号，供数字信号处理器(400)进行数据处理；

4)在数字信号处理器(400)中设置第二同相解调器(404)，第二正交解调器(402)，第三滤波器(403)、第四滤波器(405)，第三加法器(407)，第三PID控制器(410)，补偿单元(411)；

将第二A/D转换器(401)输出端同时接入第二正交解调器(402)和第二同相解调器(404)；再将第二正交解调器(402)的输出串联第三滤波器(403)得到正交误差幅度(406)，将正交误差幅度(406)连接第三加法器(407)，并将正交误差幅度(406)与控制幅度参考信号进行比较得到幅度误差信号，再将幅度误差信号送入第三PID控制器(410)得到正交刚度抑制信号(412)，并将第三PID控制器(410)的输出端连接第二D/A转换器(414)的输入端，最后将第二D/A转换器(414)的输出端连接至耦合抑制结构电极(10)，构成正交误差闭环抑制回路；通过所述正交误差闭环抑制回路的回路控制，能够抵消耦合刚度，抑制敏感拾取结构(4)的正交运动，减小由正交误差泄露而导致的零位热漂移；

5)将第二同相解调器(404)的输出端串联第四滤波器(405)得到陀螺零位输出信号(408)，将陀螺零位输出信号(408)和驱动闭环控制回路中的第二相位控制信号(313)同时送入补偿单元(411)进行多项式补偿；由于第二相位控制信号(313)能够反映陀螺驱动谐振频率的大小，通过补偿单元(411)能够对陀螺零位热漂移中由谐振频率的变化带来的影响予以消除，减小零位热漂移。