[发明专利]基于机械VCO锁相环的陀螺实时自动闭环模态匹配方法

权利要求书

1.一种基于机械VCO锁相环的陀螺实时自动闭环模态匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、构建表征陀螺两工作模态谐振频率的振荡系统：利用自激闭环振荡驱动技术，同时驱动陀螺的两工作模态，构建驱动闭环，产生表征陀螺两工作模态谐振频率的振荡信号，作为锁相环的输入；

步骤2、构建陀螺正交信号抑制闭环系统：利用相敏解调技术，从陀螺的驱动振荡信号中提取正交信号的幅值信息，输入比例积分PI控制器，产生正交抑制信号，消除陀螺两工作模态正交信号的互相耦合，完成正交抑制；

步骤3、构建陀螺实时自动闭环模态匹配系统：陀螺谐振频率较高的工作模态完成自激驱动闭环后，将所述两工作模态中谐振频率较高的工作模态作为机械压控振荡器，然后利用锁相环原理实现陀螺两工作模态谐振频率一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1利用自激闭环振荡驱动技术，将陀螺两工作模态同时驱动，产生表征陀螺两工作模态谐振频率的振荡信号为：

上式中，x表示陀螺驱动工作模态的振荡信号，X为该模态的驱动幅值，ω_x为驱动工作模态的谐振频率，为驱动工作模态的谐振相位，a为驱动工作模态的正交信号幅值，为驱动工作模态的正交相位，y表示陀螺检测工作模态的振荡信号，Y为检测工作模态的驱动幅值，ω_y为检测工作模态的谐振频率，为检测工作模态的谐振相位，b为检测工作模态正交信号幅值，为检测工作模态的正交相位，t表示时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2构建陀螺正交信号抑制闭环系统，具体为：利用相敏解调技术提取振荡信号中的正交信号幅值a和b，输入比例积分PI控制器，产生正交反馈控制电压，施加在陀螺的正交抑制电极上，得到和其中x'表示正交抑制后陀螺驱动工作模态的振荡信号，y'表示正交抑制后陀螺检测工作模态的振荡信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3构建陀螺实时自动闭环模态匹配系统，陀螺频率较低的工作模态谐振振荡信号作为锁相环的输入参考信号，利用静电负刚度原理调节陀螺谐振频率较高的工作模态的谐振频率，作为机械压控振荡器，然后利用锁相环原理实现陀螺两工作模态谐振频率一致，得到和其中x”表示模态匹配后陀螺驱动工作模态的振荡信号，y”表示模态匹配后陀螺检测工作模态的振荡信号，与一致或相差90°。