MEMS陀螺系統(tǒng)的軟件仿真.pdf

1、微機械振動陀螺是MEMS技術的一個重要應用領域。利用MEMS陀螺可以得到運載器角速度和角加速度變化的信息，從而即時調整運載器的飛行姿態(tài)，實現(xiàn)運載器的完全自主導航。再加上MEMS陀螺體積小、重量輕、應用范圍廣，因此自MEMS陀螺問世以來，就引起極大關注，被廣泛運用于航海、航空航天、軍事等領域，是各國發(fā)展的重點技術之一，具有強大的生命力和廣泛的應用前景。 本論文主要研究的是對MEMS陀螺及其外圍接口電路的軟件建模。這套軟件模型建立的

2、成功，不僅可以在軟件界面中再現(xiàn)MEMS陀螺及其接口電路的硬件實測結果，而且得到了陀螺硬件系統(tǒng)中各個模塊的噪聲模型，通過軟件仿真了解模塊間噪聲的相互影響規(guī)律，從而找到降低陀螺硬件系統(tǒng)噪聲、提高系統(tǒng)分辨率的優(yōu)化方案。關于對MEMS陀螺系統(tǒng)多種噪聲源模型的建立和MEMS陀螺系統(tǒng)多目標的優(yōu)化在國內(nèi)、外尚屬空白。本論文的主要工作特色如下： 1.根據(jù)MEMS陀螺和CV電路的工作原理以及相關的設計參數(shù)建立了相應的數(shù)學模型和軟件仿真模型；另外，

3、根據(jù)信號與系統(tǒng)和控制方面的理論，為MEMS陀螺外圍接口電路建立了軟件仿真模型。 2.在上面工作的基礎上，根據(jù)隨機信號的相關系數(shù)公式、隨機信號功率疊加原理以及線性、非線性系統(tǒng)對隨機信號的傳遞規(guī)律、相位噪聲理論等建立了陀螺系統(tǒng)的噪聲模型，使得軟件仿真模型能夠同時得到陀螺系統(tǒng)的功能結果和噪聲結果。 3.深入分析了正反饋電路的工作原理，從理論上推導出了環(huán)路穩(wěn)定時的工作點表達式和AGC(AutoGainControl，AGC)抗擾

4、動性能表達式，并通過對環(huán)路的仿真驗證了理論計算的正確性。另外，利用上述推導的公式完成了對系統(tǒng)工作點電壓的優(yōu)化。 4.運用相位噪聲理論驗證了正反饋環(huán)路仿真模型的正確性，并為優(yōu)化正反饋環(huán)路噪聲明確了方向；另外，通過對系統(tǒng)同步解調模塊的獨立噪聲仿真，定性地得到了MEMS陀螺硬件系統(tǒng)最終輸出噪聲的主要來源。 5.通過對仿真模型進行等效模塊劃分的方法，將系統(tǒng)中各個劃分模塊的噪聲對系統(tǒng)最終輸出噪聲的貢獻進行定量排序，這將為陀螺系統(tǒng)噪