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1、国内图书分类号：V448.22国际图书分类号：681.513工学硕士学位论文硅微陀螺仪误差机理及试验研究硕士研究生：赵晓辉导师：王常虹教授申请学位：工学硕士学科、专业：控制理论与控制工程所在单位：控制科学与工程系答辩日期：2008年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：V448.22U.D.C.:681.513DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringERRORMECHANISMOFSILICONMICROMACHINEDGYROSANDRESEARCHESONTESTC
2、andidate：ZhaoXiaohuiSupervisor：Prof.WangChanghongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlTheoryandControlEngineeringAffiliation:Dept.ofControlScienceandEngineeringDateofDefence：June,2008Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士
3、学位论文摘要硅微陀螺仪是近十几年发展起来的一种新型陀螺仪，它具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高、数字化等一系列优点。因此，硅微陀螺仪在航空航天、地质勘探、医学、汽车工业以及机器人等领域具有广阔的应用价值和前景。与其它陀螺仪相比硅微陀螺仪精度不高，因此，目前主要应用于对精度要求不高的领域，如汽车工业、消费电子等领域。目前，国内对硅微陀螺仪的研究主要集中在提高精度和稳定性。由于制造工艺等条件短期内很难有大的突破，因而研究陀螺仪误差源和误差机理，从而进一步提高陀螺仪的精度和稳定性有着极为重要的意义。同时，硅微机械陀螺仪由于其材料特性，在输出的精度和
4、稳定性上都会受到温度的影响。温度对硅微陀螺仪性能的影响也一直是惯性导航研究的重点课题。论文首先研究了微机械陀螺仪的动力学方程。分别在驱动模态和检测模态方向研究了动力学方程，并分析了影响陀螺仪灵敏度的主要因素；然后，研究了振动环形微机械陀螺仪的结构、工作原理及其检测机制；分析了振动环形陀螺仪的检测电路，推导出了陀螺仪灵敏度的公式。以此为基础，研究了降低噪声提高陀螺仪灵敏度的方法。其次，分析了硅微陀螺仪的主要误差源。运用Hamilton原理和Lagrange乘子法推导了振动环形微机械陀螺仪的运动方程。在此基础上，分析了振动环形微机械陀螺仪的误差源和
5、误差机理。最后，通过试验研究了温度对陀螺仪参数的影响。在试验结果的基础上，研究了温度对标度因数和零偏的影响，并建立了温度—零偏模型。基于建立的模型，对由于温度使陀螺仪零偏产生的漂移进行了补偿。通过补偿，有效提高了陀螺仪的稳定性。关键词硅微陀螺仪；振动环形；误差机理；误差补偿-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSiliconmicromachinedgyroscopeisanew-typegyroscope,whichhasadvantagessuchassmallsize,lightweight,lowcost,highreli
6、abilityanddigitalizationandsoon.Thereforeithasagoodapplicationandprospectinthefieldsofaerospace,geological,medical,automotive,androbot.Comparedwiththeothergyros,theaccuracyofsiliconmicromachinedgyrosisnothighenough,thuspresentlyitisappliedinthefieldsthatrequirelittleontheacc
7、uracy,suchasautomotive,consumptionelectronics.Presently,researchesonsiliconmicromachinedgyrosfocusonhowtoenhancetheaccuracyandstabilitymainly.Becausemanufacturingtechnologyandotherconditionscouldnotbedevelopedgreatlyinashortstage,itisimportanttoresearchtheerrorsandtheerrorme
8、chanismtoimprovetheaccuracyandstability.Atthesametime,becauseofthecharacter
