[发明专利]一种微机电陀螺的全角模式电路增益误差自补偿系统

权利要求书

1.一种微机电陀螺的全角模式电路增益误差自补偿系统，其特征在于，包括前置放大电路模块、ADC模块、增益补偿模块、解调模块、参数计算模块、PI控制器模块、补偿系数计算模块、坐标转换模块、调制模块、DAC模块、数字控制振荡器模块；

所述前置放大电路模块与微机电多环陀螺的驱动电极和检测电极相连，用于将微机电多环陀螺的差分检测电极输出的检测信号放大；

所述ADC模块用于将前置放大电路输出的模拟信号转换为数字信号；

所述增益补偿模块将ADC模块输出的数字信号分别乘以第一增益补偿系数和第二增益补偿系数，实现电路增益误差补偿；所述增益补偿模块补偿后的信号如下：

x＝x'*k₁

y＝y'*k₂

其中x为增益补偿后的微机电多环陀螺x轴的振动位移，y为增益补偿后的微机电多环陀螺y轴的振动位移，x'为考虑实际增益后的微机电多环陀螺x轴的振动位移，y'为考虑实际增益后的微机电多环陀螺y轴的振动位移，k₁为ADC模块中的第一路信号乘以的第一增益补偿系数，k₂为ADC模块中的第二路信号乘以的第一增益补偿系数；

所述解调模块用于将数字信号中存在的相位正交和同相的信号解调出来，并输出四路信号；

所述参数计算模块用于对解调出来的信号进行经过逻辑运算，以得到微机电多环陀螺的总能量变化、正交误差能量变化、振动信号的相位误差和陀螺的旋转角度；

所述PI控制器模块使所得到的变化信号保持稳定，输出稳定的能量控制信号、正交能量控制信号和相位误差控制信号；

所述坐标转换模块用于将PI控制器模块输出的总能量控制信号和正交能量控制信号按照陀螺旋转角度分配到四路输出；

所述调制模块用于将坐标转换模块的四路输出信号调制到数字控制振荡器模块产生的载波信号上，相加得到两路输出；

所述DAC模块用于将调制模块输出的两路数字信号转换为模拟信号；模拟信号经过前置放大电路的电压缓冲电路输入到微机电多环陀螺的驱动电极上；

所述补偿系数计算模块用于记录陀螺旋转0度和90度的Eout信号，计算第一增益补偿系数和第二增益补偿系数，将系数送入增益补偿模块中；

所述数字控制振荡器模块受到相位误差控制信号的控制产生用于调制解调的两路相位正交的参考正弦信号，参考正弦信号的频率和相位跟踪微机电多环陀螺谐振子的振动信号的频率和相位。

2.根据权利要求1所述的微机电陀螺的全角模式电路增益误差自补偿系统，其特征在于，解调模块输出信号cx、sx、cy、sy为：

cx＝LPF(x″*cos(ωt+φ))

sx＝LPF(x″*sin(ωt+φ))

cy＝LPF(y″*cos(ωt+φ))

sy＝LPF(y″*sin(ωt+φ))

信号cx、sx分别代表谐振子0°电极轴振动信号的同相和正交部分；信号cy、sy分别代表谐振子45°电极轴振动信号的同相和正交部分；cos(ωt+φ)为用于解调的同相参考信号，sin(ωt+φ)为正交参考信号，LPF代表低通滤波；φ为参考信号的相位；ω为调谐后电极轴的谐振频率，t为陀螺旋转时间。

3.根据权利要求1所述的微机电陀螺的全角模式电路增益误差自补偿系统，其特征在于，所述参数计算模块计算过程如下：

E＝cx²+cy²+sx²+sy²

Q＝2*(cx*sy-cy*sx)

L＝2*(cx*sx+cy*sy)

其中x为微机电多环陀螺0°电极轴的振动位移，y为45°电极轴的振动位移，E为微机电多环陀螺的总能量变化，Q为正交误差能量变化，L为振动信号的相位误差，θ为陀螺的旋转角度。