基于FPGA的硅微机械陀螺特性曲线可重构测试

设计了一套基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的硅微机械陀螺特性曲线可重构测试系统,能够同时测试出硅微机械陀螺的驱动频率特性以及驱动模态到敏感模态的正交耦合特性。基于SOPC(System On a Programmable Chip)嵌入式软件编写程序,采用扫频方法从驱动激励端输入一系列由低频到高频的正弦激励信号,在驱动检测端输出,可以扫描出驱动模态的频率特性曲线,同时在敏感检测端输出,可以扫描出驱动模态到敏感模态的正交耦合特性曲线。根据驱动模态的频率特性曲线,能够测量出驱动模态在谐振频率点的相位特性(代表了整个环路的真实相移),据此能够使闭环控制回路精确工作在谐振频率点。此外,改变SOPC嵌入式软件程序,也可以直接实现闭环驱动控制与敏感解调输出,而不需要额外的硬件开销。     

无驱动结构硅微机械陀螺冲击响应信号分析

介绍了一种用于旋转飞行器单通道控制的无驱动结构硅微机械陀螺.陀螺利用旋转飞行器的滚转作为驱动,敏感任意方向的横向角速度.在陀螺冲击试验中,陀螺冲击响应信号的幅度和宽度较大.在实际应用中,幅度超过1.5 V、宽度超过100 ms的冲击响应信号有能力阻塞旋转飞行器控制信号通道,影响旋转飞行器正常飞行.对陀螺冲击响应信号产生的原因进行了分析,分析表明,由于陀螺摆片偏心,陀螺在受到厚度方向的冲击时摆片绕扭转梁发生了偏摆.提出了通过增加陀螺扭转梁厚度的方法,减小陀螺在单位冲击加速度下的摆角幅度.通过实验证明,如果陀螺扭转梁增厚从48 μm增加到75 μm,陀螺冲击响应信号的幅度和宽度将减小约18倍.     

硅微机械陀螺传感器信号的检测方法

硅微机械陀螺是近几年发展起来的一种新型惯性元件。由于其巨大的军事和民用价值,各国均将研制过程中的关键技术列为高度机密。本文对硅微机械陀螺的关键技术之一 传感器信号的检测方法进行了探讨。提供了几种硅微机械陀螺传感器信号的检测方法,并对这几种检测方法进行了比较。     

微机械陀螺同步解调灵敏度分析

介绍了微机械陀螺工作原理和敏感输出信号组成,针对敏感输出中含有正交误差信号和同相误差信号的情况,分析了基于单相锁定放大的解调方法对陀螺性能的影响,分析表明该方法会降低解调的灵敏度,使标度因数产生衰减,在电气噪声水平一定的情况下,会使陀螺的零偏稳定性变差。针对以上不足,研究了基于双相锁定放大的解调改进方法,首先采用两路正交参考信号测量敏感信号的相位,然后通过移相使一路参考信号和哥氏信号精确同相,进而解调得到角速度输出。分析表明,该方法可使陀螺标度因数达到最大,从而提高了陀螺灵敏度,有利于改善零偏稳定性。     

旋转载体驱动硅微机械陀螺幅频特性

介绍了一种安装在旋转体上,用于旋转体姿态控制的新型微机械陀螺.陀螺利用旋转载体的滚转获得角动量,当载体发生偏航或俯仰,敏感质量块受到周期性哥氏力的作用,从而敏感载体的偏航或俯仰角速度.飞行试验中舵机的舵偏打容易使陀螺发生共振,陀螺输出信号无法满足旋转载体姿态控制的要求.针对这一问题,需精确测量陀螺的固有频率.首先基于陀螺运动方程分析了其幅频特性和固有频率,并利用数值计算软件进行了仿真,最后提出了一种对该陀螺幅频特性的测量方法,得到了幅频特性曲线,确定了固有频率70 Hz.实际测量的幅频特性曲线和仿真曲线一致,测量的固有频率相对于舵偏打产生的共振频率点误差为2.1%,通过避开测得的70 Hz 固有频率,获得了符合姿态控制要求的陀螺输出信号.     

插秧机微机械陀螺随机误差分析及建模

微机械陀螺广泛应用于组合导航系统.以插秧机 GPS/INS 组合导航系统为研究背景,针对微机械陀螺的误差进行了研究.为了提高插秧机组合导航系统的定位精度,首先通过分析微机械陀螺的工作原理对微机械陀螺的误差来源和分类进行了深入的分析,说明微机械陀螺的随机误差是影响插秧机组合导航系统定位精度的一个主要因素.然后基于时间序列的分析建立了微机械陀螺的 AR 随机误差模型,并利用此模型采用 Kalman 滤波算法对采集的试验数据进行处理.实验结果表明,在采用 AR模型后,微机械陀螺的随机误差的方差减小了一个数量级,随机误差的幅值也明显减小.     

微机械硅陀螺谐振器结构特征频率分析

一本文应用Ｒａｙｌｅｉｇｈ方法对微机械硅陀螺谐振器的水平和垂直方向的固有特征频率进行了分析，并应用有限元分析工具进行了检验。     

基于PSVR的微机械陀螺温度漂移预测

针对中低精度微机械陀螺静态零位输出随温度漂移严重的问题,将应用于分类的近似支持向量机(PSVM)扩展到回归分析中,提出了使用近似支持向量回归机(PSVR)进行建模和预测的方法.该方法的原始优化问题基于等式约束,可采用直接法求取最优解,利用核函数可以方便地实现线性算法的非线性化,并具有良好的泛化能力.分段和连续温度测试结果表明,与常用的最小二乘支持向量回归机(LSSVR)相比,PSVR算法简单,训练速度快,尤其在大规模数据集处理上更具优势.     

基于改进小波阈值的微机械陀螺去噪方法

陀螺的噪声是影响组合导航系统精度的重要因素之一。以插秧机GPS/INS组合导航系统为研究背景,在分析常规硬阈值和软阈值小波去噪的基础上,提出了一种改进的小波阈值去噪方法。该方法构造了一种改进的阈值函数,改进的阈值函数具有较好的连续性,避免了将混叠在噪声中的有效信号完全消除,能够自动调节小波系数的收缩程度,具有一定的自适应性。利用插秧机组合导航系统中微机械陀螺的实际输出数据,分别采用硬阈值、软阈值和改进阈值小波去噪方法进行了对比试验。结果表明改进的小波阈值去噪方法处理后信号的信噪比提高了约3倍、均方差小,具有一定的实用价值。     

用于炎箭炮弹姿态测量的微机械陀螺初始热漂移建模

将微机械陀螺用于火箭炮弹姿态角的测量时，遇到的一个主要困难是火箭炮从接到发射指令到实施发施发射的时间间隔很短，大约只有几秒钟。而微机械陀螺从冷态到热平衡一般需要几分钟到十分钟，因此必须对陀螺的热漂移进行补偿。本研究了微机械陀螺的初始漂移，建立了微机械陀螺的初始漂移的数学模型，并给出了计算的递推公式。实验结果表明，本给出的方法可以利用发射前的几秒钟的数据对微机械陀螺的初始漂移进行建模，并且能对发     

Identification of Nonlinear Dynamic Systems: Time-Frequency Filtering and Skeleton Curves

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｙｓｔｅｍｓｈａｓｒｅｃｅｉｖｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｂｅｃａｕｓｅｍｏｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｅｘｈｉｂｉｔｓｏｍｅｄｅｇｒｅｅｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ .Ｂｏｔｈｐａｒａｍｅｔｒｉｃａｎｄｎｏｎ＿ｐａｒａｍｅｔｒｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙ ,ｓｕｃｈａｓｔｈｅｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ ,ｈｉｇｈｅｒｏｒｄｅｒｓｐｅｃｔｒ…