数字闭环石英挠性加速度计表头离散化研究.pdf

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1、62传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第12期数字闭环石英挠性加速度计表头离散化研究张唏，张声艳，顾欣怡，魏渊，李骛(1．北京航空航天大学惯性技术重点实验室。北京100191；2．西安交通大学，陕西西安710049)摘要：数字闭环加速度计可以解决传统模拟加速度计在输出电流到数字量(I／D)转换中带来的精度损失问题，而为实现数字闭环需将加速度计表头进行离散化。针对这一问题提出了一种表头离散化方法，将石英摆片、采样开关与零阶保持器整体离散化。建立数字闭环系统离散域数学模型，基于此模型进行仿真研究，仿

2、真表明：此离散化方法可行，系统阶跃响应超调在1O％左右，闭环带宽达到300Hz以上。将其应用在数字闭环加速度计的实验系统，验证了仿真结果，为数字闭环加速度计的深入研究提供必要的理论指导和实验基础。关键词：数字闭环；石英挠性加速度计；石英摆片；表头离散化中图分类号：TH701文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)12-0062--04Studyonheaderdiscretizationofdigitalclosed-loopquartzflexaccelerometerZHANGXi，ZHANGSheng．yan，GUXin．yi，WEIYuan，LI

3、Wu。(1．KeyLaboratoryofInertiaTechnology，BeihangUniversity，Beijing100191，China；2．Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China)Abstract：Theprecisionlosswhichexistsintheoutputcurrenttothedigitalconversionofthetraditionalanalogaccelerometercanbesolvedbythedigitalclosed—loopaccelerometer，whilein

4、ordertorealizethedigitalclosed—loop，headerofaccelerometershouldbediscretized．Thusamethodforoveralldiscretizingthequartzpendulumplate，samplingswitchandzero—orderholderisputforward．Themathematicalmodelofdiscretedomainofdigitalclosed—loopissetup，basedonthismodel，thefeasibilityofthemethodis

5、verified．Thesimulationresultsshowthatthesystemovershootcanbecontrolledatabout10％．andtheclosed—loopbandwidthcanreachabove300Hz．Thenthemodelisappliedtotheexperimentalsystemofdigitalclosed—loopaccelerometerandthesimulationresultsareverified，whichprovidesthenecessarytheoreticinstructionande

6、xperimentalbasisforthefurtherstudyonthedigitalclosed·loopaccelerometer．Keywords：digitalclosed—loop；quartzflexaccelerometer；quartzpendulumplate；headerdiscretization0引言数字闭环加速度计离散域模型至关重要。本文提出一种将石英挠性加速度计是一种力平衡摆式的闭环加速度石英摆片、采样开关与零阶保持器整体离散化的方法，实现计，由于其结构简单、抗干扰能力强、稳定性好，被广泛了对石英挠性加速度计的数字闭环控制。在离散控制

7、系统地应用于各种惯性导航系统中J。目前，国内外批量生中，数字信号的传递可以有效地抑制噪声，提高整个控产的石英挠性加速度计的测量精度可以达到1g，但由于制系统的抗干扰能力，从而减小传统模拟控制方式带来的其采用模拟控制方式，输出的电流信号需要加上读出电路精度损失。才能使之转换成数字信息传给导航计算机J，而在转换过本文首先介绍了数字闭环加速度计的工作原理和数学程中势必会受到量化误差、噪声、温度等因素的影响，从而模型，其次对表头的离散化方法进行分析，进而得到表头的造成精度损失L6,71。离散域模型，最后通过仿真与实验，验证了加速度计表头离针对这一问题，设计了