[发明专利]一种谐振式微陀螺多模态协同控制方法、系统及谐振式微陀螺

权利要求书

1.一种谐振式微陀螺多模态协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据初始参数生成驱动控制参数、检测控制参数；响应驱动控制参数、检测控制参数分别产生驱动控制信号和检测控制信号；

步骤2，所述驱动控制信号经调制后施加在陀螺的驱动电极上，驱动电极对陀螺的谐振结构发出激励信号，激发工作模态，激励谐振结构在驱动模态下振动；同时，所述检测控制信号经调制后施加在陀螺的检测电极上，检测电极对陀螺的谐振结构发出激励信号，激发工作模态，激励谐振结构在检测模态下振动；

步骤3，在谐振结构正常工作后，基于参数放大效应或基于参数冷却效应设置驱动泵浦参数和检测泵浦参数，响应所述驱动泵浦参数和检测泵浦参数产生驱动泵浦控制信号和检测泵浦控制信号，分别施加在陀螺的驱动泵浦电极和检测泵浦电极上，驱动泵浦电极和检测泵浦电极对陀螺的谐振结构同时发出边带激励信号，激发产生分别与所述驱动模态和所述检测模态耦合的高阶模态，实现所述工作模态品质因数的放大或缩小；

步骤4，通过对谐振结构的响应信号解调可得到所述驱动模态的振动幅值，结合所述驱动电极的激励信号，可得到所述陀螺驱动模态的实时品质因数；同时，通过对谐振结构的响应信号解调可得到所述检测模态的振动幅值，结合所述检测电极的激励信号，可得到所述陀螺检测模态的实时品质因数；通过所述检测模态的响应信号进行二次解调，可得到陀螺刚度轴偏角和频率裂解信息，并利用调轴电极和调频电极进行修调；

步骤5，当所述陀螺驱动模态和检测模态的实时品质因数与预期目标之差大于阈值时，对所述驱动泵浦参数和检测泵浦参数进行调整，并重复步骤1～4，直到实时品质因数与目标之差小于阈值；完成对陀螺工作模态品质因数的动态调整。

2.如权利要求1所述的谐振式微陀螺多模态协同控制方法，其特征在于，所述步骤4获得实时品质因数的步骤包括：

步骤41，对陀螺谐振结构的输出信号进行提取，分别根据驱动模态和检测模态的载波信息进行一次解调，得到陀螺驱动模态和检测模态的响应信号；

步骤42，对陀螺驱动模态和检测模态的响应信号进行分析，可得到陀螺谐振结构在驱动模态下的振动幅值和检测模态下的振动幅值，然后根据系统所施加的驱动控制信号大小和检测控制信号大小，可以反推出陀螺谐振结构驱动模态和检测模态的实时品质因数。

3.如权利要求1所述的谐振式微陀螺多模态协同控制方法，其特征在于，在所述步骤4获得消除刚度轴偏角和频率裂解的步骤包括：

步骤43，通过所述驱动模态的相位对所述检测模态的响应信号进行二次解调，得到所述检测模态的同相信号和正交信号；所述正交信号反映了检测模态的刚度轴偏角信息，所述同相信号与所述驱动模态频率之间的差值反映了频率裂解信息；

步骤44，根据所述正交信号在调轴环路上生成正交修调控制信号，施加在调轴电极上用于陀螺刚度轴的修调；根据所述同相信号与所述驱动模态之间的频差，生成频率修调控制信号，施加在调频电极上用于陀螺频率裂解的修调，以实现工作模态的频率匹配。

4.如权利要求1～3任一项所述的谐振式微陀螺多模态协同控制方法，其特征在于，所述边带激励信号的频率为所述耦合模态频率之和、耦合模态频率之差、倍频、次频、频率边带中的至少一种。