硅微陀螺仪闭环正交校正研究.pdf

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1、第26卷第3期传感技术学报Vo1．26No．3CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMar．20132013年3月ResearchonClosed-LoopQuadratureCorrectionofSiliconMicromachinedGyroscopeWANGPan，HUANGLibin，LIHongsheng，NIYunfang(KeyLaboratoryofMicroInertialSensorsandAdvancedNavigationTechnologyofth

2、eMin~tryofEducationSchoolofInstrument&Engineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：Thispaperanalyzedthequadratureerrorofmemssilicongyroscope，basedonwhichaclosed—loopcircuitforerrorcorrectionwasdesigned．Quadratureeror，causedbythecoupledstruc

3、turalstiffnessbetweentheoperationmodes，wascorectedandsuppressedbythecoupledelectrostaticstiffnessgeneratedbythequadratureerrorcorrectionelectrodes．SchematicofthecorrectioncircuitwasdesignedandsimulatedusingSimulink，resultsofwhichshowedthattheerrorwaseffect

4、ivelysuppressed．Besides，thedesignwasalsoverifiedbytheexperimentsandtestsonthegyroscopeprototype．Thequadratureerorhasbeenbasicallyeliminatedafterthequadraturecorrection．Theexperimentalworkshowsbiasstabilityisimprovedbymorethan100％afterthequadraturecorection

5、．Keywords：detectivecircuit；quadraturecorrection；corectionelectrode；closed—loopcontrolEEACC：7630doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．03．013硅微陀螺仪闭环正交校正研究术王攀，黄丽斌，李宏生，倪云舫(东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室，南京210096)摘要：针对硅微陀螺仪中正交误差的来源进行了分析，设计了一种基于正交校正电极的闭环控制回路。该电路通

6、过正交校正电极产生静电耦合刚度，以此来抵消结构耦合刚度，从而抑制正交误差。给出了设计方案的原理框图，利用Simulink对整个控制回路进行仿真，仿真结果表明该方案能够较好地抑制正交误差。对加入正交校正前后的硅微陀螺仪样机进行了测试，实验结果表明加入闭环正交校正后，陀螺仪样机的正交误差信号已基本消除，零偏稳定性较校正前提高了一倍以上。关键词：检测电路；正交校正；校正电极；闭环控制中图分类号：TN911．71文献标识码：A文章编号：1004-1699(2013)03—0357—04由于加工精度和材料残余应力等因

7、素的影该方法成本高，处理时间长，不适合大批量生产。另响_1J，硅微陀螺仪的驱动轴和检测轴不能完全垂一种方法是通过设计机械杠杆来减小正交误差71，直，驱动方向的运动会在检测方向产生力的作用，该该方法的特点是完全依靠机械结构，不需要外围控力导致在无角速度输入的情况下，陀螺敏感模态产制电路处理，但其并不能完全消除正交误差。另外，生一个输出信号，该信号就是正交误差信号。它是通过交流力反馈的方式也能实现正交误差的抑硅微陀螺仪机械耦合的主要误差信号，其存在对陀制，该方法不需要额外的结构改动，但其对电路螺仪的性能造成了严

8、重制约_3J，因此，抑制正交误相位的要求较高。差对提高陀螺仪的性能有着非常重要的意义。本文设计了一种基于正交校正电极的闭环控制目前主要通过陀螺仪结构和检测电路两方面实回路J，通过在正交校正电极上施加直流电压的现对硅微机械陀螺仪正交误差的抑制。研制陀螺仪方法抑制正交误差。其结合了机械和电路抑制正交早期，采用激光等方法消除质量块或弹性梁上的部误差的方法，结构简单，无严格的相位要求，且可极分材料J，使得耦合刚度为零，从