[发明专利]自适应时滞反馈控制微机械陀螺仪系统

摘要

本发明涉及一种自适应时滞反馈控制微机械陀螺仪系统，通过对微机械陀螺仪中的单谐振质量块检测方向振幅检测反馈和驱动方向驱动电压以及驱动波形调制来实现智能自适应控制，以此提高微陀螺仪稳定性和精度。系统由两个微处理器作为驱动电压波形调制、调频和计算、检测、采样、反馈。通过检测系统所处环境的加速度、温度、角速度并反馈，根据环境特征的变化，系统对驱动进行及时调整，以保证系统运行稳定可控，以此实现智能自适应检测的目的；与传统的驱动检测系统相比，该系统可以显著提高系统的稳定性和对复杂条件的适应能力；在相同的硬件精度条件下大幅提高检测精度和稳定性。

主权项

一种自适应时滞反馈控制微机械陀螺仪系统，其特征在于，包括微机械陀螺仪和检测驱动控制系统，在微机械陀螺仪中的单谐振质量块互相垂直的驱动方向和检测方向上，间接连接驱动电容和测试电容，驱动电容信号、测试电容信号与检测驱动控制系统形成降低正交误差的闭环控制；所述微机械陀螺仪包括谐振质量块、两个平行板电容、两个梳齿驱动电容和四个相同的弹性元件，四个相同的弹性元件与谐振质量块一体连接，谐振质量块的检测方向对称有两个弹性元件，谐振质量块的驱动方向对称有两个弹性元件，检测方向与驱动方向垂直，平行板电容作为检测元件，一极固定作为检测方向平行板电容固定极板，另一极活动作为检测方向平行板电容活动极板，检测方向平行板电容活动极板与检测方向的弹性元件扣合；梳齿驱动电容作为驱动元件，一极固定作为梳齿驱动电容固定极板，另一极活动作为梳齿驱动电容活动极板，梳齿驱动电容活动极板与驱动方向弹性元件扣合；检测驱动控制系统输出驱动信号到梳齿驱动电容，使谐振质量块产生振动，平行板电容检测信号送检测驱动控制系统，形成闭环控制；微机械陀螺仪采用真空封装；所述检测驱动控制系统包括两个微处理器、驱动电路、调频检测电路、温度传感器和两个加速度传感器，两个微处理器互相通信，一个微处理器作为驱动信号处理器，驱动信号处理器输出驱动数字信号到驱动电路，驱动电路中D/A转换模块将驱动数字信号转换成驱动波形，再经过依次电压放大模块、带通滤波器后输出驱动电压到梳齿驱动电容；另一个微处理器作为运算信号处理器，平行板电容上的电压信号输入到调频检测电路，调频检测电路依次包括频振荡器、限幅电路、鉴频电路、放大电路以及A/D电路，调频检测电路输出信号送入运算信号处理器，温度传感器检测环境温度，两个加速度传感器分别检测驱动方向和检测方向的加速度，温度传感器和加速度传感器信号送运算信号处理器，运算信号处理器输出反馈补偿信号回驱动信号处理器；通过检测敏感方向的振幅大小实现反馈，进而调整驱动方向的驱动力的大小，实现自适应检测；根据温度微小变化适时调整驱动电压的频率以维持系统谐振；通过检测工作平面的加速度方向和大小并反馈，以此来控制直流偏置电压的大小来实现平衡位置的补偿。