[发明专利]一种基于测控电路的硅微陀螺标度因数非线性补偿方法

权利要求书

1.一种基于测控电路的硅微陀螺标度因数非线性补偿方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：基于硅微陀螺闭环检测测控系统，根据闭环检测标度因数表达式，分析出对系统标度因数非线性影响最大的环节是力反馈电压生成电路的输出非线性；

步骤2：通过实验测量标定力反馈电压生成电路的输出非线性，并使用多项式拟合对力反馈电压生成电路的输出非线性建立数学模型；

步骤3：根据步骤2中建立的数学模型，确定要使力反馈电压生成电路产生线性输出时的该环节的经修正后的输入，以此来搭建补偿模块，对D/A模块的控制字进行修正，从而对力反馈电压生成电路的输出进行补偿；

步骤4：将步骤3中搭建的补偿模块加入陀螺测控系统中，实现闭环工作状态下，陀螺仪角速度输出信号的标度因数非线性度补偿。

2.根据权利要求1所述的一种基于测控电路的硅微陀螺标度因数非线性补偿方法，其特征在于，步骤1的具体方法是：

硅微陀螺仪在闭环检测状态下，标度因数表达式为：

式中，m_c为陀螺仪哥氏质量，A_x为驱动振幅，ω_d为驱动模态谐振频率，K_f为反馈环节增益；

考虑输入角速度对上式中各因素的影响，当输入角速度增大时，陀螺仪的哥氏质量、驱动振幅和驱动模态谐振频率不会产生较大的变化，而反馈环节中的反馈力信号会随着角速度的增大而增大，反馈环节增益K_f则会引入一定的非线性，因此要补偿陀螺系统的标度因数非线性，应首先补偿力反馈电压生成电路的非线性，该环节电路的非线性度与陀螺测控系统的非线性度为同一量级。

3.根据权利要求1所述的一种基于测控电路的硅微陀螺标度因数非线性补偿方法，其特征在于，所述步骤2中，经实验标定后，力反馈电压生成电路的输入输出曲线可以使用多项式拟合如下式：

V(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+…+a_nxⁿ

式中，x为力反馈电压生成电路的输入，即D/A的控制字输入，V为力反馈电压生成电路的输出电压值，a₀,a₁,…,a_n为拟合模型的参数；

对力反馈电压生成电路的输入输出进行线性拟合，结果如下：

V(x)＝b₀+b₁x

式中，b₀和b₁是线性拟合的参数。

4.根据权利要求1所述的一种基于测控电路的硅微陀螺标度因数非线性补偿方法，

其特征在于，步骤3中所述对力反馈电压生成电路的输出进行补偿的表达式为：

b₀+b₁x＝a₀+a₁y+a₂y²+…+a_nyⁿ

式中，x为补偿前的D/A控制字输入，y为经补偿环节修正后的D/A控制字输入，通过求解该方程即可以得到y关于x的表达式，通过表达式即可实现对D/A控制字的非线性度补偿，通过在FPGA中编写相关程序，搭建补偿模块，即可实现对力反馈电压生成电路的非线性度补偿。

5.根据权利要求1所述的一种基于测控电路的硅微陀螺标度因数非线性补偿方法，

其特征在于，所述步骤4中，将补偿模块应用于陀螺测控系统后，陀螺仪的闭环标度因数表达式为：

式中，K_f(Ω)为根据输入角速度修正过的反馈环节增益，此时，陀螺仪的闭环标度因数非线性度得到补偿。