基于信号处理方法的微机械陀螺误差补偿技术的研究

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1、学校代码：10385分类号：研究生学号：1300408008密级：基于信号处理方法的微机械陀螺误差补偿技术的研究Researchoncompensationtechnologyofmicromachinedgyroscopeerrorbasedonsignalprocessing作者姓名：杨庆峰指导教师：莫冰副教授合作教师：学科：电子科学与技术研究方向：微机械陀螺误差消除所在学院：信息科学与工程学院论文提交日期：二零一六年三月三十日学位论文独创性声明本人声明兹呈交的学位论文是本人在导师指导下完成的研究成果。论

2、文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的巧究内容，如参考他人或集体的科巧成果１，均在论文中＾明确；的方式说明。本人依法享有和承担由此论文所产生的权利和责任。论文作者签名：赫京、峰签名日期：儀戸、、Ｑ学位论文版权使用授权声明本人同意授权华侨大学有权保留并向国家机关或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权华侨大学可Ｌ乂将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：漁灸读指导教师签

3、名：兩签名日期：心化、氏如签名日期：１ＭＷ。摘要摘要微机械陀螺仪以其在军用和民用这两个方面的应用潜力，逐渐成为众多机构的重点研究方向，而静电驱动电容式微机械陀螺又以其结构简单、灵敏度高、温度漂移低等优点成为研究热点之一。但微机械陀螺传感器存在着各种非理想效应，其中静电驱动电容式微机械陀螺主要包括正交误差和同相误差这两种非理想效应，这两种非理想效应会严重制约微机械陀螺仪的性能。首先,在理论上了解微机械陀螺仪非理想效应产生的根本原因后，本文用ANSYS软件分别建立双质量块微机械陀螺仪模型和全对称结构微机械陀螺仪

4、模型，仿真这两种陀螺仪中非理想效应产生的原理，通过陀螺仪理想状态模型和存在非理想效应模型的仿真我们可以看到陀螺仪工作时候的内部运动状态，以及对比分析陀螺仪非理想效应对其性能产生的影响，仿真结果表明这两种非理想效应都会对微机械陀螺仪中心模块的运动产生影响，正交误差使微机械陀螺仪中心模块偏离理想位置的幅度远大于同相误差产生的影响。其次,本文分析了两种结构微机械陀螺仪正交误差、同相误差产生的原因，根据分析的结果修改了微机械陀螺仪在驱动方向和检测方向上的动力学方程，根据微机械陀螺仪动力学方程分别建立理想情况、只存在同相误差时

5、、只存在正交误差时和同时存在两种误差时的Simulink模型并进行仿真。Simulink模型的仿真结果显示，正交误差是微机械陀螺仪的主要干扰误差，对陀螺仪性能有很大影响，而同相误差的影响极其微弱，可以忽略不计。最后，本文基于微机械陀螺仪角速度信号提取原理，分析非理想效应产生的干扰信号和有用角速度信号之间的区别，提出了分别消除微机械陀螺仪正交误差和同相误差产生的影响的方案，并将方案进行综合，使之可以同时消除正交误差和同相误差产生的影响，之后用MATLAB对方案进行仿真，仿真结果表明该方案可以有效抑制这两种非理想效应产生

6、的影响。本文研究成果有望大幅度提高微机械陀螺传感器系统的整体性能，对于推动微机械陀螺传感器的研究事业发展，加速其产业化进程具有重要作用。关键词：微机械陀螺仪Simulink模型ANSYS模型正交误差同相误差IAbstractAbstractMicromechanicalgyroscopewithitsmilitaryandcivilianthetwoaspectsofpotentialapplicationshasbecomethekeyresearchdirectioninmanyinstitutionsandel

7、ectrostaticactuationandcapacitivemicromachinedgyroscopewithitssimplestructure,highsensitivity,lowtemperaturedriftbecomeoneofthehotresearch.Butthemicromechanicalgyrosensorhasavarietyofnonidealeffects.Amongthem,thetwokindsofnonidealeffects,suchasthequadratureerro

8、randthein-phaseerror,aremainlyincludedinthemicro-machinedcapacitivemicro-machinedgyroscope,whichcanseverelyrestricttheperformanceofthemicromechanicalgyroscope.Firstly,weunde