偶极子全温跟踪补偿控制器的制造方法_2

文档序号:9046899阅读:来源:国知局
第五运算放大器的负输入端和输出端连接;第五电阻的两端分别与第一低通滤波 器的输出端和第五运算放大器的负输入端连接;第六电阻的两端分别与第四运算放大器的 输出端和第五运算放大器的负输入端连接;第走电阻的两端分别与第四运算放大器的负输 入端和输出端连接;第八电阻的两端分别与第一低通滤波器的输出端和第四运算放大器的 负输入端连接;第九电阻的两端分别与第=运算放大器的输出端和第四运算放大器的负输 入端连接;第十电阻的两端分别与第五运算放大器的输出端和第=运算放大器的负输入端 连接;第十一电阻的两端分别与第四运算放大器的输出端和第六运算放大器的负输入端连 接;第十二电阻的两端分别与第六运算放大器的负输入端和输出端连接。
[0048] 具体使用过程如下:
[0049] 1)W扫频的方式确定微机械巧螺仪驱动模态和检测模态的谐振角频率;
[0050] 2)根据微机械巧螺仪驱动模态和检测模态扫频测试的结果,计算得出微机械巧螺 仪驱动模态和检测模态的品质因数,具体计算公式如下:
[0051]
(A12);
[00閲式(A。)中;Q为微机械巧螺仪驱动模态的品质因数;WX为微机械巧螺仪驱动模 态的谐振角频率;为比微机械巧螺仪驱动模态固有频率状态下的信号幅值小3 分贝信号幅值对应的两个输入角速率信号频率点,且为微机械巧螺 仪检测模态的品质因数;Wy为微机械巧螺仪检测模态的谐振角频率;Wy_3、为比微机 械巧螺仪检测模态固有频率状态下的信号幅值小3分贝信号幅值对应的两个输入角速率 信号频率点,且?y< ?y+3;
[0053] 根据微机械巧螺仪驱动模态和检测模态的品质因数,计算得出微机械巧螺仪的标 度因数,具体计算公式如下;
[005引式(Al:3)中;V。。。。。为微机械巧螺仪的输出信号;Q为微机械巧螺仪的输入角速 率;Ay为驱动轴向结构的运动幅度;《d为驱动模态驱动力的角频率;Vd。。为驱动模态激励信 号的幅度;Ky。为检测位移提取结构的转换系数;Kpt。为前级放大接口的增益倍数;K%。为次 级放大器的增益倍数;Fun为第一低通滤波器的增益;Fup2为第二低通滤波器的增益;《y 为微机械巧螺仪检测模态的谐振角频率;Qy为微机械巧螺仪检测模态的品质因数;P1、P2为 微机械巧螺仪在其模态频差处存在的两个共辆极点;P3、P4为微机械巧螺仪在其模态频和 处存在的两个共辆极点;
[0056] 通过对式(A13)进行化简可得:
[0057]
(A14);
[005引式(A14)中;V。。。。。为微机械巧螺仪的输出信号;Q为微机械巧螺仪的输入角速 率;K。。。为0.SAxWdVda如KpreKsee;FL肌为第一低通滤波器的增益;FlPF2为第二低通滤波器的 增益;Zi、Z,为
的解;Pi、P2为微机械巧螺仪在其模态频差处存在的两 个共辆极点;P3、P4为微机械巧螺仪在其模态频和处存在的两个共辆极点;
[0059] 3)在微机械巧螺仪的检测回路中增设本实用新型所述的偶极子全温跟踪补偿控 制器;
[0060] 设偶极子全温跟踪补偿控制器的传递函数为:
[006。
(A15);
[006引式(A切中:Fp。为偶极子全温跟踪补偿控制器的传递函数;Kd。。为偶极子全温跟踪 补偿控制器的增益;偶极子全温跟踪补偿控制器的增益由比例环节产生;为偶极 子全温跟踪补偿控制器的两个共辆零点;Pdeel、Pdee2为偶极子全温跟踪补偿控制器的两个极 点;偶极子全温跟踪补偿控制器的两个共辆零点和极点由零极点发生环节产生;
[0063] 增设偶极子全温跟踪补偿控制器后,微机械巧螺仪的标度因数变为式(A14)和式 (A15)的乘积;
[0064]
(A16);
[006引式(A16)中;V。。。。。为微机械巧螺仪的输出信号;Q为微机械巧螺仪的输入角速 率;K。。。为0.SAxWdVda如KpreKsee;FL肌为第一低通滤波器的增益;FlPF2为第二低通滤波器的 增益;Zi、Z2为'、巧=-却=0的解;Kdc为偶极子全温跟踪补偿控制器的增益;Zdccl、 为偶极子全温跟踪补偿控制器的两个共辆零点;P1、P2为微机械巧螺仪在其模态频差处 存在的两个共辆极点;P3、P4为微机械巧螺仪在其模态频和处存在的两个共辆极点;
[0066] 设计偶极子全温跟踪补偿控制器的两个共辆零点,使得偶极子全温跟踪补偿控制 器的两个共辆零点与微机械巧螺仪在其模态频差处存在的两个共辆极点组成偶极子:
[0067] Pi=Zdcci
[0068] (A17);
[006引 口2=Zdcc2
[0070] 式(A17)中;Pi、P2为微机械巧螺仪在其模态频差处存在的两个共辆极点;Zdcci、 为偶极子全温跟踪补偿控制器的两个共辆零点;
[0071] 通过对式(A16)进行化简可得:
[007引
(A18);
[007引式(A18)中;V。。。。。为微机械巧螺仪的输出信号;Q为微机械巧螺仪的输入角速 率;K。。。为0.SAxWdVda如KpreKsee;Kdee为偶极子全温跟踪补偿控制器的增益;Flpfi为第一低通 滤波器的增益化W2为第二低通滤波器的增益;Zi、Z2为
的解;P3、P4为 微机械巧螺仪在其模态频和处存在的两个共辆极点;Pdeel、Pdee2为偶极子全温跟踪补偿控制 器的两个极点;
[0074] 根据式(A18)可知,微机械巧螺仪的标度因数不再受微机械巧螺仪在其模态频差 处存在的两个共辆极点的制约,而仅受偶极子全温跟踪补偿控制器的两个极点W及第一低 通滤波器的增益和第二低通滤波器的增益的制约,由此使得微机械巧螺仪的带宽不再受微 机械巧螺仪的模态频差的制约;
[00巧]根据偶极子全温跟踪补偿控制器的结构可知,偶极子全温跟踪补偿控制器的传递 函数为:
[0076]
(A19);
[0077] 式(A19)中:Fp。为偶极子全温跟踪补偿控制器的传递函数;Vf。为控制器输出;VH 为控制器输入;Rfi为等效电阻,且
:Rfi。为 第一温度补偿电阻的阻值;Rfib为具有正温度系数的热敏电阻的阻值;Rfi。为第二温度补偿 电阻的阻值;Rf2为第二电阻的阻值;Rf3为第S电阻的阻值;Rf4为第四电阻的阻值;Rfe为第 五电阻的阻值;Rfe为第六电阻的阻值;Rf,为第走电阻的阻值;Rfs为第八电阻的阻值;Rfg为 第九电阻的阻值;Rfi。为第十电阻的阻值;Rfii为第十一电阻的阻值;Rfi2为第十二电阻的阻 值;
[007引将式(A8)和式(A17)代入式(A15),可得;
[0084]式(A20)中:Fp。为偶极子全温跟踪补偿控制器的传递函数;Kd。。为偶极子全温跟踪 补偿控制器的增益;为微机械巧螺仪检测模态的谐振角频率;Qy为微机械巧螺仪检测模 态的品质因数;A 为偶极子全温跟踪补偿控制器的两个共辆零点的乘积,同时也为微机 械巧螺仪在其模态频差处存在的两个共辆极点的乘积;为偶极子全温跟踪补偿控制器 的两个极点的乘积;Zd。。:、2化。2为偶极子全温跟踪补偿控制器的两个共辆零点;Pdeel、Pdee2为 偶极子全温跟踪补偿控制器的两个极点;
[00财将式(A19)和式(A20)进行结合,可得:
[0086]
[0087] 式(A21)中:为微机械巧螺仪检测模态的谐振角频率;Qy为微机械巧螺仪检 测模态的品质因数;A为偶极子全温跟踪补偿控制器的两个共辆零点的乘积,同时也为 微机械巧螺仪在其模态频差处存在的两个共辆极点的乘积;为偶极子全温跟踪补偿 控制器的两个极点的乘积;Kd。。为偶极子全温跟踪补偿控制器的增益;Rfi为等效电阻,且
Rfh为第一温度补偿电阻的阻值;Rfib为具 有正温度系数的热敏电阻的阻值;Rfi。为第二温度补偿电阻的阻值;Rf2为第二电阻的阻值;Rf3为第S电阻的阻值;Rf4为第四电阻的阻值;Rk为第五电阻的阻值;Rfe为第六电阻的阻 值;Rn为第走电阻的阻值;Rfs为第八电阻的阻值;Rf9为第九电阻的阻值;Rfi。为第十电阻的 阻值;Rfii为第十一电阻的阻值;Rf。为第十二电阻的阻值;ZZd。。为偶极子全温跟踪补 偿控制器的两个共辆零点;9<1。。1、9<1。。2为偶极子全温跟踪补偿控制器的两个极点;
[0088] 根据式(A21)可知,当外界温度变化时,具有正温度系数的热敏电阻的阻值发生 变化,使得等效电阻发生变化,由此使得偶极子全温跟踪补偿控制器的两个共辆零点发生 漂移,从而使得偶极子全温跟踪补偿控制器的两个共辆零点与微机械巧螺仪在其模态频差 处存在的两个共辆极点在外界温度变化时始终组成偶极子;
[0089] 因此,根据式(A18)可知,微机械巧螺仪的标度因数在外界温度变化时始终不受 微机械巧螺仪在其模态频差处存在的两个共辆极点的制约,而仅受偶极子全温跟踪补偿控 制器的两个极点W及第一低通滤波器的增益和第二低通滤波器的增益的制约,由此使得微 机械巧螺仪的带宽在外界温度变化时始终不受微机械巧螺仪的模态频差的制约。
[0090] 本
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