一种MEMS陀螺标度因数误差补偿方法

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1、第31卷2010拒第2期2月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．31No．2Feb．2010文章编号：1000-6893(2010)02-0350—06一种MEMS陀螺标度因数误差补偿方法房建成，张霄，李建利(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室，北京100191)ACompensationMethodforMEMSGyroScaleFactorErrorFangJiancheng，ZhangXiao，LiJianl

2、i(KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNationalDefenseofNovelInertialInstrumentsandNavigationSystemTechnology，SchoolofInstrumentScienceandOpto-eleetronicsEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)摘要：高动态、恶劣温度环境下，微小型飞行器(MAV)导

3、航、制导与控制系统关键器件微机电系统(MEMS)陀螺受温度和转速耦合影响，其标度因数误差呈强非线性特点，常规方法无法精确补偿。通过分析MEMS陀螺标度因数误差的产生机理，建立了包含温度和转速非线性因素的标度因数误差模型，提出一种基于径向基(RBF)神经网络的标度因数非线性耦合误差补偿方法，解决了常规补偿方法精度差的问题。标定与补偿实验表明：在一10～+55℃温度范围．一150～+150(。)／s输入转速范围内，采用新方法补偿后MEMS陀螺输出平均精度比多项式拟合方法提高7倍；在一20～+20(。)／s低输入转速

4、的误差强非线性区间内，精度提高近20倍，验证了本文方法的有效性和优越性。关键词：仪器仪表；误差补偿；神经网络；标度因数；微机电系统；微小型飞行器中图分类号：V249．32文献标识码：AAbstract：Intheadverseapplicationenvironmentofmicroairvehicle(MAV)withhighdynamicsandpoortemperatures．amicro-electro-mechanicalsystem(MEMS)gyromayexhibitveryseriousnon

5、linearscalefactorerrorduetOthecouplingeffectoftemperatureandinputrotation，forwhichcompensationbyconventionalmethodisnolongersufficient．ByanalyzingthemechanismofthescalefactorerrorofMEMSgyro。amodelwithtemperatureandrotationfactorsisestablishedandacompensation

6、methodisproposedforthecouplednonlinearscalefactorerrorbasedonradialbasisfunction(RBF)neuralnetwork．Thismethodcandealsue—cessfullywiththelargeerrorproblemoftheconventionalmethod．Thecalibrationandcompensationtestre-suitsshowthatusingthenewcompensationmethod，in

7、thetemperaturerangeof一10一+55℃andtherotationraterangeof一150-+150(。)／s，theaccuracyofMEMSgyroisincreasedby7timesascomparedwiththeconventionalcompensationmethod．Andinthestrongnonlinearerrorrotationraterangeof一20-+20(。)Is，theaccuracyisincreasedbynearly20times．Thr

8、oughthetests，theeffectivenessandsuperiorityofthismethodareproved．Keywords；instrumentanddevice；errorcompensation；neuralnetworkscalefactorMEMS；microairvehicle随着微机电系统(MEMS)技术的迅猛发展，硅MEMS陀螺已成为微小型飞行器(