专利名称：一种微机械陀螺驱动方法
技术领域：
本发明涉及微机械陀螺，尤其涉及一种微机械陀螺驱动方法。
背景技术：
微机械陀螺因其体积小、功耗低、可批量产生等优点，逐渐在民用甚至军用领域得到重视。稳定性作为微机械陀螺系统的一个关键性能指标，受到诸多因素制约，其中驱动位移或是驱动速度信号的稳定性是最重要的因素之一。因此，好的驱动方法对提高微机械陀螺系统的稳定性至关重要。现有技术普遍使交流驱动信号适应微机械陀螺参数的变化而变化，以保证驱动模态检测信号的幅度保持恒定。现有技术中最具代表性的方法是相位和幅度双闭环方法，该方法利用驱动模态谐振时驱动位移信号与驱动力信号具有90°相移这一特点，通过相位锁定技术将驱动模态检测信号的相位实时锁定在陀螺驱动模态谐振时的相位，并通过自动增益控制技术将驱动模态检测信号的幅度保持在一个恒定值，此时，交流驱动信号可以实时跟踪驱动模态的谐振频率，并保持驱动模态检测信号的幅度保持恒定。现有的微机械陀螺驱动方法仅仅保证了驱动模态检测信号幅度的稳定性，而其频率是实时发生变化的，这就对微机械陀螺系统稳定性带来了影响。以相位和幅度双闭环驱动方法为例，当驱动频率发生变化时，系统中如滤波器等与频率相关的�？樵诓煌那德氏虏南嘁剖遣灰谎模饩褪沟猛ü辔凰际醺俚降那Ｌ痴衿德什⒉皇钦媸档男痴衿德剩怯胝媸灯德蚀嬖谄畹模⑶腋闷钏媲德实谋浠浠耸鼻灰菩藕庞肭π藕胖涞南辔徊钜菜媲德实谋浠浠饩偷贾铝送勇菪藕偶觳獾牟晃榷ㄐ�。因此，现有的微机械陀螺驱动方法本身会对微机械陀螺系统带来一 定的不稳定性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种微机械陀螺驱动方法。微机械陀螺驱动方法的步骤如下
1)通过交流驱动信号产生�？椴铰废嗷フ坏男藕牛⒔渲幸宦纷魑涣髑藕牛ü韵凳钩ツ？椴韵凳钩バ藕牛ü枘嵯凳钩ツ？椴枘嵯凳钩バ藕牛龅慕涣髑藕�、弹性系数补偿信号和阻尼系数补偿信号经相加后作为交流信号输入至静电驱动信号产生�？椋�
2)静电驱动信号产生�？楦菔淙氲慕涣餍藕藕湍？樽陨淼闹绷髌美床驳缜藕牛淙胫廖⒒低勇菀圆驳缜辞⒒低勇菡穸�
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本发明与现有技术相比具有的有益效果是
I)本发明可在不增加硬件成本的基础上提高微机械陀螺系统的稳定性。2)本发明可避免微机械陀螺系统中如滤波器等与频率相关的�？槎韵低澄榷ㄐ源吹挠跋欤岣呶⒒低勇菹低车奈榷ㄐ�。3)本发明能使驱动模态检测信号的频率和幅度保持恒定，并且该信号与交流驱动信号的相位差也保持恒定，进一步提高了微机械陀螺系统的稳定性。
图I是本发明中的微机械陀螺驱动方法实现框图。图2是本发明中的弹性系数补偿的实现框图。图3是本发明中的阻尼系数补偿的实现框图。
具体实施例方式如图I所示，微机械陀螺驱动方法的步骤如下
1)通过交流驱动信号产生�？椴铰废嗷フ坏男藕牛⒔渲幸宦纷魑涣髑藕牛ü韵凳钩ツ？椴韵凳钩バ藕牛ü枘嵯凳钩ツ？椴枘嵯凳钩バ藕牛龅慕涣髑藕�、弹性系数补偿信号和阻尼系数补偿信号经相加后作为交流信号输入至静电驱动信号产生模块，两路相互正交的信号的产生在具体实施时可通过坐标旋转数字计算机算法或是直接数字式频率合成等方法来实现；
2)静电驱动信号产生模块根据输入的交流信号和�？樽陨淼闹绷髌美床驳缜藕牛淙胫廖⒒低勇菀圆驳缜辞⒒低勇菡穸�
3)信号检测�？榧觳馕⒒低勇菟婢驳缌ψ饔枚恼穸藕牛穸藕抛怀煽刹饬康牡缪剐藕牛玫缪剐藕啪哂杏虢涣髑藕畔嗤钠德剩杂谖灰萍觳夥绞蕉裕觳獾牡缪剐藕欧从α饲Ｌ奈灰菩畔ⅲ杂谒俣燃觳夥绞蕉裕觳獾牡缪剐藕欧从α饲Ｌ乃俣刃畔ⅲ�
4)幅度和相位提取�？槎孕藕偶觳饽？榧觳獾牡缪剐藕沤蟹群拖辔惶崛。玫较辔恍藕藕头刃藕牛辔恍藕攀淙胫恋韵凳钩ツ？椋刃藕攀淙胫磷枘嵯凳钩ツ？椋群拖辔坏奶崛】赏ü唤獾鞯姆绞降玫搅铰肥涑鯶和_7，则ar_> /x)反应了相位信息，^/x3 +J3反应了幅度信息。所述的交流驱动信号具有恒定的频率和幅度。所述弹性系数补偿模块是将如步骤4)所述的相位信号与驱动模态谐振时的参考相位进行对比，得到误差信号，将误差信号通过比例-积分控制来自适应地确定反馈系数，并将该反馈系数调制在如步骤I)所述的与交流驱动信号正交的信号上，产生弹性系数补偿信号。所述弹性系数补偿�？椴牡韵凳钩ナ峭ü蠢∮肭灰菩藕畔辔幌嗤木驳缌词迪郑靡圆钩サ韵凳娜哦３治⒒低勇萸Ｌ男痴衿德什槐洌捎谖⒒低勇萸Ｌ谛痴袷保灰菩藕庞虢涣髑藕胖溆�90°相移，因此所述的弹性系数补偿信号可用于反馈补偿弹性系数的扰动。所述阻尼系数补偿�？槭墙绮街�4)所述的幅度信号与驱动模态谐振时的参考幅度进行对比，得到误差信号，将误差信号通过比例-积分控制来自适应地确定反馈系数，并将该反馈系数调制在如步骤I)所述的交流驱动信号上，产生阻尼系数补偿信号。所述阻尼系数补偿�？椴淖枘嵯凳钩ナ峭ü蠢∮肭俣刃藕畔辔幌嗤木驳� 力来实现，用以补偿阻尼系数的扰动，保持微机械陀螺驱动模态的品质因子不变，由于微机械陀螺驱动模态在谐振时，驱动速度信号与交流驱动信号之间有180°相移，因此所述的阻尼系数补偿信号可用于反馈补偿阻尼系数的扰动。
权利要求
1.一种微机械陀螺驱动方法，其特征在于它的步骤如下 1)通过交流驱动信号产生模块产生两路相互正交的信号，并将其中一路作为交流驱动信号，通过弹性系数补偿�？椴韵凳钩バ藕牛ü枘嵯凳钩ツ？椴枘嵯凳钩バ藕牛龅慕涣髑藕�、弹性系数补偿信号和阻尼系数补偿信号经相加后作为交流信号输入至静电驱动信号产生�？椋� 2)静电驱动信号产生模块根据输入的交流信号和模块自身的直流偏置来产生静电驱动信号，输入至微机械陀螺以产生静电驱动力来驱动微机械陀螺振动； 3)信号检测�？榧觳馕⒒低勇菟婢驳缌ψ饔枚恼穸藕牛穸藕抛怀煽刹饬康牡缪剐藕牛玫缪剐藕啪哂杏虢涣髑藕畔嗤钠德剩� 4)幅度和相位提取�？槎孕藕偶觳饽？榧觳獾牡缪剐藕沤蟹群拖辔惶崛。玫较辔恍藕藕头刃藕牛辔恍藕攀淙胫恋韵凳钩ツ？椋刃藕攀淙胫磷枘嵯凳钩ツ？�。
2.根据权利要求I所述的一种微机械陀螺驱动方法，其特征在于所述的交流驱动信号具有恒定的频率和幅度。
3.根据权利要求I所述的一种微机械陀螺驱动方法，其特征在于所述弹性系数补偿�？槭墙绮街�4)所述的相位信号与驱动模态谐振时的参考相位进行对比，得到误差信号，将误差信号通过比例-积分控制来自适应地确定反馈系数，并将该反馈系数调制在如步骤I)所述的与交流驱动信号正交的信号上，产生弹性系数补偿信号。
4.根据权利要求I所述的一种微机械陀螺驱动方法，其特征在于所述弹性系数补偿�？椴牡韵凳钩ナ峭ü蠢∮肭灰菩藕畔辔幌嗤木驳缌词迪郑靡圆钩サ韵凳娜哦３治⒒低勇萸Ｌ男痴衿德什槐�。
5.根据权利要求I所述的一种微机械陀螺驱动方法，其特征在于所述阻尼系数补偿模块是将如步骤4)所述的幅度信号与驱动模态谐振时的参考幅度进行对比，得到误差信号，将误差信号通过比例-积分控制来自适应地确定反馈系数，并将该反馈系数调制在如步骤I)所述的交流驱动信号上，产生阻尼系数补偿信号。
6.根据权利要求I所述的一种微机械陀螺驱动方法，其特征在于所述阻尼系数补偿�？椴淖枘嵯凳钩ナ峭ü蠢∮肭俣刃藕畔辔幌嗤木驳缌词迪郑靡圆钩プ枘嵯凳娜哦３治⒒低勇萸Ｌ钠分室蜃硬槐�。
全文摘要
本发明公开了一种微机械陀螺驱动方法，该方法包括交流信号产生、静电驱动信号产生、信号检测、幅度和相位提取四个步骤。本发明通过对微机械陀螺内部扰动的主动补偿，能使驱动模态检测信号的频率和幅度保持恒定，并且该信号与交流驱动信号的相位差也保持恒定。本发明无需跟踪驱动模态的谐振频率，避免了微机械陀螺系统中如滤波器等与频率相关的�？槎韵低炒吹挠跋欤芴岣呦低澄榷ㄐ�。
文档编号G01C19/5776GK102706339SQ20121015349
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者刘义东, 朱辉杰, 胡世昌, 金仲和 申请人:浙江大学
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