【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于微機(jī)電領(lǐng)域，特別是一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、微機(jī)電陀螺是一種通過科里奧利效應(yīng)實(shí)現(xiàn)角速度檢測的傳感器，其加工材料為單晶硅，采用成熟的微機(jī)電技術(shù)加工。與傳統(tǒng)陀螺儀相比，微機(jī)電陀螺具有體積小、重量輕、功耗小、成本低以及可以大規(guī)模加工等優(yōu)點(diǎn)。因此，微機(jī)電陀螺是陀螺儀發(fā)展的未來方向，在陀螺儀領(lǐng)域中占據(jù)重要地位。
2、微機(jī)電陀螺通常被分為驅(qū)動模態(tài)和敏感模態(tài)兩個(gè)工作模態(tài)。當(dāng)驅(qū)動模態(tài)以穩(wěn)定的頻率和幅值保持振蕩且微機(jī)電陀螺在敏感方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，哥式效應(yīng)產(chǎn)生的哥氏力會激發(fā)敏感模態(tài)。因此，敏感模態(tài)位移可以被敏感并用于角速度檢測。在實(shí)際的應(yīng)用中，一次角速率輸入引起檢測模態(tài)振動后，需要等振動衰減至穩(wěn)定后，才能繼續(xù)測量下一次角速率，高q值的微機(jī)電振動陀螺衰減時(shí)間較長，在低頻差工作時(shí)帶寬很小，因此需要采用閉環(huán)檢測的技術(shù)控制敏感模態(tài)振幅恒定為0。這種通過反饋力來抑制角速率引起的位移，使敏感模態(tài)的振幅保持為零或恒定小量的閉環(huán)檢測技術(shù)是基于反饋信號的大小來解算角速率的。在數(shù)字閉環(huán)檢測的方案中，數(shù)字pi控制器產(chǎn)生的信號需要經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為模擬信號，大量程工作時(shí)，角速率敏感精度受限于數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的量化噪聲；高精度檢測時(shí)，陀螺量程受限于數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓范圍。因此傳統(tǒng)的微機(jī)電陀螺數(shù)字閉環(huán)檢測方法的量程和精度存在相互制約的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)微機(jī)電陀螺的大量程、高精度檢測角速率。
2、實(shí)
3、一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)，包括：
4、信號放大模塊，用于將微機(jī)電陀螺諧振子的敏感模態(tài)的位移信號y(t)進(jìn)行放大；
5、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將放大后的位移信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；
6、信號解調(diào)模塊，用于解調(diào)角頻率為ωx的載波信號，得到敏感模態(tài)的同相幅值信號cy和正交幅值信號sy；
7、分配算法模塊用于將敏感模態(tài)的幅值信號cy進(jìn)行分配，分配為兩路輸出：較大的數(shù)字量信號分配給第一pi控制器，較小的數(shù)字量信號分配給第二pi控制器；
8、第一pi控制器和第二pi控制器，用于將分配算法模塊輸出的兩路數(shù)字量信號分別轉(zhuǎn)化成力平衡反饋控制電壓；
9、第一信號調(diào)制模塊、第二信號調(diào)制模塊，用于將第一pi控制器和第二pi控制器轉(zhuǎn)化的平衡反饋控制電壓分別調(diào)制成交流信號；
10、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，用于將第一信號調(diào)制模塊、第二信號調(diào)制模塊調(diào)制的交流信號分別轉(zhuǎn)換成模擬信號；
11、第一信號增益模塊、第二信號增益模塊，用于對第一數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換的模擬信號、分別進(jìn)行放大或者縮小；其中第一信號增益模塊的增益倍數(shù)大于第二信號增益模塊的增益倍數(shù)。
12、本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：
13、本專利技術(shù)是一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)，采用雙路不同的反饋控制實(shí)現(xiàn)高精度微機(jī)電陀螺敏感模態(tài)的穩(wěn)幅控制，其中第一反饋控制滿足大量程，第二反饋控制滿足高精度，通過分配算法結(jié)合第一反饋控制與第二反饋控制實(shí)現(xiàn)大量程和高精度。
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1.一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括：加法器，用于將兩路反饋信號疊加后輸入到微機(jī)電陀螺的敏感模態(tài)激勵電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)，其特征在于，分配算法模塊將敏感模態(tài)的幅值信號cy進(jìn)行分配的過程為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)，其特征在于，分配算法模塊將敏感模態(tài)的幅值信號cy進(jìn)行分配的過程為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)，其特征在于，對敏感模態(tài)的幅值信號cy關(guān)于除數(shù)M取余，商與除數(shù)M的乘積信號流向第一PI控制器，余數(shù)信號流向第二PI控制器。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括：加法器，用于將兩路反饋信號疊加后輸入到微機(jī)電陀螺的敏感模態(tài)激勵電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微機(jī)電陀螺的數(shù)字閉環(huán)檢測系統(tǒng)，其特征在于，分配算法模塊將敏感模態(tài)的幅值信號cy進(jìn)行分配...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃深湖，周怡，柯朝容，姜波，蘇巖，
申請(專利權(quán))人：南京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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