基于智能控制技術(shù)的微慣性器件誤差抑制方法研究

1、摘要摘要微機(jī)械慣性傳感器因其體積小、功耗低、成本低、容易與處理電路集成等優(yōu)點(diǎn)，在消費(fèi)電子類產(chǎn)品和低精度軍事領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但由于其信號(hào)非常微弱，且易受環(huán)境影響，導(dǎo)致器件精度較低，大大限制了其發(fā)展前景。針對這一問題，本論文從微機(jī)械慣性傳感器的驅(qū)動(dòng)控制方案入手，設(shè)計(jì)了一種基于智能控制技術(shù)的微慣性器件驅(qū)動(dòng)控制方案，力圖在實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)控制的同時(shí)，抑制環(huán)境溫度變化帶來的誤差、正交誤差和外部干擾，達(dá)到提高微機(jī)械慣性傳感器性能的目的。具體研究內(nèi)容如下

2、：1.微慣性器件的動(dòng)力學(xué)特性及誤差源分析。明確了振動(dòng)式硅微機(jī)械陀螺和諧振式硅微加速度計(jì)的工作原理，并在此基礎(chǔ)上對它們進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，建立了比較理想的動(dòng)力學(xué)方程；同時(shí)，對振動(dòng)式硅微機(jī)械陀螺的正交誤差和溫度誤差、諧振式硅微加速度計(jì)的非線性誤差和溫度誤差的誤差機(jī)理進(jìn)行了分析。2.微慣性器件的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。介紹了微慣性器件驅(qū)動(dòng)控制中常用的頻率控制回路和振幅控制回路，及其典型的驅(qū)動(dòng)控制方案。并在此基礎(chǔ)上，選擇鎖相環(huán)電路作為頻率控制回路，設(shè)計(jì)了基

3、于智能控制技術(shù)的振幅控制回路，最后形成一種新的驅(qū)動(dòng)控制方案。這種方案在實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)控制的同時(shí)能夠抑制溫度誤差和外部干擾。3.基于非線性控制器的誤差抑制技術(shù)。本文中微慣性器件驅(qū)動(dòng)方案的優(yōu)劣主要取決于控制器的性能。非線性控制是智能控制的基礎(chǔ)，因此，考慮溫度誤差、正交誤差和外部干擾，設(shè)計(jì)了可實(shí)現(xiàn)振幅控制的滑模控制器和自適應(yīng)滑?？刂破?。并通過Simulink仿真比較，溫變過程中，傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制方案和基于非線性控制器的驅(qū)動(dòng)控制方案的陀螺檢測模態(tài)的響應(yīng)信

4、號(hào)，驗(yàn)證了新方案對溫度誤差、正交誤差和外部干擾的抑制作用。4.基于智能控制器的誤差抑制技術(shù)。將非線性控制器“升級(jí)”為自適應(yīng)模糊滑模控制器，實(shí)現(xiàn)了振幅控制，并通過與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制方案的檢測模態(tài)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行對比，驗(yàn)證了其對溫度誤差、正交誤差和外部干擾的抑制作用。另外，為保證誤差快速收斂，提出了快速收斂的自適應(yīng)模糊滑?？刂撇呗?，將收斂時(shí)間從0.5ms縮短到了0.3ms。關(guān)鍵詞：微慣性器件，非線性控制，智能控制，驅(qū)動(dòng)控制，誤差抑制本研究得到了國家

5、自然科學(xué)基金（編號(hào)：61304098，61622308），航空科學(xué)基金（編號(hào)：2015ZA53003），陜西省自然科學(xué)基金（編號(hào)：2015JM6272，2016KJXX86）以及深圳市科學(xué)計(jì)劃（編號(hào)：JCYJ20160229172341417）資助。I西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文fastconvergenceadaptivefuzzyslidingmodecontrolstrategyisproposedwhichshtenstheconv

6、ergencetimefm0.5msto0.3ms.Keywds：MicroinertialdeviceNonlinearcontrolIntelligentcontrolDrivecontrolErrsuppressionThepresentwkissupptedbythefoundofNationalNaturalScienceFoundationofChina(ProjectNo：6130409861622308)Aviation