硅微機(jī)械陀螺數(shù)字化控制與檢測電路研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的陀螺儀相比，微機(jī)械陀螺儀具有體積小、重量輕、可靠性高及易于數(shù)字化實現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，在國防軍事及國民經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景。微機(jī)械陀螺測控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性等對微機(jī)械陀螺的性能有著重要影響，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一。
　　針對微機(jī)械陀螺儀模擬測控系統(tǒng)噪聲大、易受干擾及調(diào)試復(fù)雜等缺點(diǎn)，本文開展了微機(jī)械陀螺儀數(shù)字化閉環(huán)控制電路與數(shù)字化檢測電路的研究，分析了微機(jī)械陀螺數(shù)學(xué)模型，完成了數(shù)字測控系統(tǒng)的方案設(shè)計、

2、電路設(shè)計與制作、系統(tǒng)性能測試等。論文的主要研究工作如下：
　　①研究了微機(jī)械陀螺儀測控系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，針對微機(jī)械陀螺儀控制與檢測要求，設(shè)計基于 FPGA的數(shù)字化測控系統(tǒng)方案，包括以數(shù)字自動增益控制為核心的陀螺閉環(huán)控制電路和以數(shù)字相干解調(diào)為核心的陀螺輸出信號檢測電路。
　　②針對微機(jī)械陀螺的特點(diǎn)，設(shè)計了數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)信號調(diào)理電路、電源管理電路以及FPGA外圍電路，設(shè)計了數(shù)字閉環(huán)控制器各模塊并對其進(jìn)行仿真驗證。設(shè)計了基于

3、自動增益控制的模擬閉環(huán)控制電路進(jìn)行性能對比。
　　③分析了數(shù)字相干檢測的基本原理，建立了陀螺輸出信號相干檢測模型，設(shè)計了陀螺輸出信號調(diào)理電路、參考信號調(diào)理電路、數(shù)字相干檢測及關(guān)鍵模塊電路并對各個模塊進(jìn)行邏輯設(shè)計和仿真驗證。
　?、軜?gòu)建了微機(jī)械陀螺儀測控系統(tǒng)的測試平臺，對模擬閉環(huán)控制電路、數(shù)字閉環(huán)控制電路進(jìn)行了對比測試和分析。實驗結(jié)果表明：相對于模擬閉環(huán)控制電路方案，數(shù)字閉環(huán)控制電路起振時間減少了77.8％，穩(wěn)定時間縮短了50