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微机电混合陀螺仪的系统设计与仿真 被引量:2
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作者 杨波 王寿荣 +1 位作者 李坤宇 张玉凤 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期951-955,共5页
研究了一种新型的微机电混合陀螺仪,它既具有实现传统动力调谐陀螺仪较高精度的潜力,又具有硅微陀螺仪体积小、价格低等优点.研究了该陀螺接口电路,推导了该接口信号灵敏度公式,分析表明增加检测电容Ct和Cb或者减小寄生电容Cp都可以提... 研究了一种新型的微机电混合陀螺仪,它既具有实现传统动力调谐陀螺仪较高精度的潜力,又具有硅微陀螺仪体积小、价格低等优点.研究了该陀螺接口电路,推导了该接口信号灵敏度公式,分析表明增加检测电容Ct和Cb或者减小寄生电容Cp都可以提高信号灵敏度.同时,还推导了力矩器的力矩传递系数和信号器的电容信号传递系数公式,分析表明减小电容间距d和内环半径R1或者增加外环半径R2都可以提高电容信号器灵敏度.提出一种利用力矩器负刚度效应对微机电混合陀螺进行调谐的方法,并研究了全解耦闭环反馈控制电路.开环仿真表明,残余刚度将导致转子自转轴进动,而调谐后转子自转轴能保持原方位稳定.闭环仿真表明,研究的全解耦闭环反馈控制电路是可行的. 展开更多
关键词 微机混合陀螺 接口线路 负刚度效应 闭环反馈控制
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基于改进EMD和ARMA的MEMS陀螺仪随机误差补偿方法 被引量:1
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作者 曾鑫 先苏杰 +2 位作者 王康 司鹏 吴志林 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3297-3306,共10页
微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)陀螺仪的随机误差限制了其测量精度。为了降低MEMS陀螺仪的随机误差,提出一种基于改进的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和优化的自回归滑动平均(Autoregressive Movi... 微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)陀螺仪的随机误差限制了其测量精度。为了降低MEMS陀螺仪的随机误差,提出一种基于改进的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和优化的自回归滑动平均(Autoregressive Moving Average,ARMA)模型的方法。该方法在传统EMD的基础上,结合Hausdorff距离和累积标准化模态均值以提取信号中的噪声和趋势项,对剩余信号进行ARMA建模和滤波。采用沙猫群优化算法优化建模的定阶过程,采用改进的自适应滤波补偿随机误差。试验结果表明:相较于传统EMD和传统ARMA方法,新方法在静态试验中得到的均方根误差分别降低52.5%和34.4%,在动态试验中得到的均方根误差分别降低50%和32.35%;新方法有效抑制了随机误差,提升了MEMS陀螺仪的使用精度。 展开更多
关键词 微机系统 陀螺 改进经验模态分解 时间序列建模 HAUSDORFF距离 自适应滤波
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用于航天器导航的微机电系统陀螺仪通过在轨测试
3
作者 周小坤 《装备指挥技术学院学报》 2011年第1期66-66,共1页
在最近欧洲航天局地球探测卫星(CryoSat-2)的一次探测地球冰层覆盖变迁的任务中,应用其卫星的微机电系统(micro electro-mechanical system,MEMS)陀螺仪顺利通过了在轨测试。该星载MEMS陀螺仪由德国Goodrich公司研制,
关键词 微机系统 在轨测试 陀螺 航天器导航 地球探测卫星 欧洲航天局 MEMS 测地球
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一种基于0.35μm CMOS工艺的单片集成微机械陀螺仪接口电路 被引量:3
4
作者 罗旭程 冯军 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1868-1872,共5页
本文介绍了一种用于读取角速度信号的单片集成微机械陀螺仪接口电路,该接口电路采用了相关双采样技术以抑制1/f噪声和运算跨导放大器的失调.为了方便系统仿真和测试,本文设计了一种微机械陀螺仪的等效电路.该接口电路采用0.35μm CMOS... 本文介绍了一种用于读取角速度信号的单片集成微机械陀螺仪接口电路,该接口电路采用了相关双采样技术以抑制1/f噪声和运算跨导放大器的失调.为了方便系统仿真和测试,本文设计了一种微机械陀螺仪的等效电路.该接口电路采用0.35μm CMOS工艺设计并制造,芯片总面积为1.09mm×0.87mm.后仿真结果表明,该接口电路能达到0.58aF的电容分辨精度,动态范围达99.7dB.测试结果表明,接口电路系统增益为26.6mV/fF,在3.5V电源电压下系统总功耗为20.4mW. 展开更多
关键词 接口 微机陀螺 相关双采样
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变结构PID在微机械陀螺仪闭环驱动电路中的应用 被引量:4
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作者 杨亮 贾方秀 +1 位作者 裘安萍 苏岩 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2013年第2期169-173,共5页
为满足微机械陀螺仪(MMG)闭环驱动电路起振快速、无超调且稳态精度高等要求,提出了一种基于FPGA的数字化变结构PID控制器,并以其为核心构建了微机械陀螺仪的数字化闭环驱动电路.通过构造以控制误差为自变量的比例增益、积分增益和微分... 为满足微机械陀螺仪(MMG)闭环驱动电路起振快速、无超调且稳态精度高等要求,提出了一种基于FPGA的数字化变结构PID控制器,并以其为核心构建了微机械陀螺仪的数字化闭环驱动电路.通过构造以控制误差为自变量的比例增益、积分增益和微分增益函数,使变结构PID的结构和参数能够根据瞬时误差的变化而变化,以提高闭环驱动电路的性能.针对某型微机械陀螺仪敏感结构参数,进行了SIMULINK仿真,仿真结果表明以变结构PID为核心的闭环驱动电路是可行的.起振实验结果表明,经典PID构成的闭环驱动电路,其检测电压的幅值超调量达到了75%,稳定时间为2 s;采用变结构PID控制器后闭环驱动检测电压的幅值无超调且稳定时间为0.7 s;1 h的稳定性实验表明,采用经典PID时检测电压幅值的长期稳定性为2.73×10-5V,采用变结构PID时其稳定性为2.68×10-5V,证明变结构PID可以兼顾系统在快速性、超调量和稳态精度等方面的要求. 展开更多
关键词 微机陀螺 变结构PID 数字化闭环驱动
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微机械陀螺仪反馈控制器鲁棒性分析及闭环接口检测电路设计 被引量:5
6
作者 卢海曦 王寿荣 周百令 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期526-532,共7页
在分析微机械陀螺仪静电力反馈检测结构的基础上,提出了一种对现有Sigma-Delta静电力反馈检测方式的改进设计.对微机械陀螺仪闭环检测系统进行了离散化处理.基于Lyapunov稳定性原理,构造了一类能够使系统有限时间稳定的输出反馈控制器,... 在分析微机械陀螺仪静电力反馈检测结构的基础上,提出了一种对现有Sigma-Delta静电力反馈检测方式的改进设计.对微机械陀螺仪闭环检测系统进行了离散化处理.基于Lyapunov稳定性原理,构造了一类能够使系统有限时间稳定的输出反馈控制器,并对其鲁棒性能进行了分析.该电路系统在Cadence平台下使用AMS 0.35μm CMOS工艺实现,完成了包括前端敏感电路、调制解调器和反馈控制器在内的关键部分的设计,并通过了仿真验证.系统的关键性能与比例-积分-微分(PID)控制器改进的静电力反馈电路进行了比较.分析结果表明,改进的闭环检测系统在陀螺信号带宽上信噪比达到106 dB,在扰动发生后可以在130 ms之内恢复到平衡状态,所需时间短于采用PID控制器的检测回路.因此,加入了输出反馈控制器的闭环系统比普通系统具有更加良好的检测性能. 展开更多
关键词 微机陀螺 力反馈检测 有限时间稳定 输出反馈控制 接口
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基于小波熵对微机电陀螺仪中噪声的研究 被引量:1
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作者 任亚飞 柯熙政 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2010年第2期156-160,共5页
多尺度熵可以用于描述时间序列在不同时间尺度上的无规则程度,基于小波的多尺度分解,提出一种用小波熵对微机电陀螺仪噪声分析的方法。通过分析微机电陀螺仪中不同噪声的功率谱特性,从理论上验证了典型的白噪声和1/f噪声的存在,并对白... 多尺度熵可以用于描述时间序列在不同时间尺度上的无规则程度,基于小波的多尺度分解,提出一种用小波熵对微机电陀螺仪噪声分析的方法。通过分析微机电陀螺仪中不同噪声的功率谱特性,从理论上验证了典型的白噪声和1/f噪声的存在,并对白噪声和1/f噪声的小波熵计算公式进行了推导。结合实验对设计方案进行了性能测试,根据微机电陀螺仪的实测数据,描述了小波熵随尺度变换的特性。实验结果为现有微机电陀螺仪的噪声分析提供了一种新的方法,并从理论和实际的角度共同验证了小波熵的准确性和适用性。 展开更多
关键词 小波熵 微机陀螺 1/f噪声
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微机电系统先锋挑战当前市场产品,VTI进军消费电子陀螺仪和定时设备领域
8
《传感器世界》 2010年第11期35-35,共1页
过去20年微机电系统(MEMS)领域的开拓者VTI Technologies如今正朝着一个新方向迈进,拓展至消费电子领域。VTI已是汽车行业低重力加速度传感器和医疗移植市场超低功率传感器领域的领导者。
关键词 微机系统 消费 VTI 定时设备 市场 陀螺 产品 加速度传感器
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面向蜂巢式微机电陀螺模态交换工作模式的卡尔曼滤波
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作者 陈亮潜 苗桐侨 +5 位作者 李青松 王鹏 李军建 吴学忠 席翔 肖定邦 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第4期512-516,521,共6页
该文对模态交换工作模式下的蜂巢式微机电陀螺进行了噪声成分分析,并建立了噪声模型。提出采用卡尔曼滤波降低陀螺输出白噪声的方法,从而提升陀螺的静态性能,该方法可用于惯性寻北。实验结果表明,经滤波后陀螺输出在采样时间1 s下与未... 该文对模态交换工作模式下的蜂巢式微机电陀螺进行了噪声成分分析,并建立了噪声模型。提出采用卡尔曼滤波降低陀螺输出白噪声的方法,从而提升陀螺的静态性能,该方法可用于惯性寻北。实验结果表明,经滤波后陀螺输出在采样时间1 s下与未滤波前的平滑时间100 s下的陀螺输出噪声水平相当。陀螺输出白噪声幅值降低,从而缩短寻北时间。实际应用中,最短寻北时间可由卡尔曼滤波初值收敛后的时间进行标定。 展开更多
关键词 微机系统(MEMS)陀螺 卡尔曼滤波 惯性寻北系统 模态交换 噪声
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一种双线振动硅微机械陀螺仪驱动检测电路设计 被引量:2
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作者 张祺炜 杨波 李宏生 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2009-2013,共5页
以一种双线振动硅微机械陀螺仪为研究对象,设计了驱动、检测电路,达到了一定的性能要求。驱动模态使用自激振荡的闭环控制方式,使陀螺稳定工作在其固有频率上。在载波和驱动环节使用了一种AGC技术,实现了载波信号和驱动模态的幅度的高... 以一种双线振动硅微机械陀螺仪为研究对象,设计了驱动、检测电路,达到了一定的性能要求。驱动模态使用自激振荡的闭环控制方式,使陀螺稳定工作在其固有频率上。在载波和驱动环节使用了一种AGC技术,实现了载波信号和驱动模态的幅度的高精度控制。使用二极管一次解调,简化了电路结构。检测部分使用了一种相位修正放大电路,有效减小了有用信号频率附近的幅相误差。 展开更多
关键词 微机陀螺 闭环 自激驱动 AGC 相位修正放大
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微机电陀螺仪技术及其在智能汽车上的应用
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作者 张新丰 赵梦彤 +1 位作者 李志鹏 李颖宏 《车辆与动力技术》 2020年第1期55-63,共9页
通过分析微机电陀螺仪的原理、性能、特点、应用现状和存在问题,认为微振动陀螺、流体陀螺、固体微陀螺、静电悬浮转子式微陀螺最有可能在短期内用于智能汽车系统.考虑到成本、尺寸、精度上的综合优势,提出微振动陀螺、固体陀螺、流体... 通过分析微机电陀螺仪的原理、性能、特点、应用现状和存在问题,认为微振动陀螺、流体陀螺、固体微陀螺、静电悬浮转子式微陀螺最有可能在短期内用于智能汽车系统.考虑到成本、尺寸、精度上的综合优势,提出微振动陀螺、固体陀螺、流体陀螺、静电悬浮陀螺有在智能汽车上推广使用的可能性,而原子陀螺则具有很好的研究前景. 展开更多
关键词 智能驾驶汽车 角速度测量 微机陀螺 汽车子控制
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MEMS陀螺仪CRM100的信号调理电路设计 被引量:3
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作者 胡陈君 李杰 +1 位作者 景增增 石玺文 《自动化与仪表》 北大核心 2014年第9期66-69,共4页
MEMS陀螺仪是低成本惯性测量单元的重要组成部分,在载体姿态监测与导航控制中有着广泛应用。该文针对MEMS陀螺仪CRM100的信号,在分析该陀螺仪模拟量输出与数字量输出方式特点的基础上,详细介绍了CRM100陀螺仪信号调理电路的设计与实现方... MEMS陀螺仪是低成本惯性测量单元的重要组成部分,在载体姿态监测与导航控制中有着广泛应用。该文针对MEMS陀螺仪CRM100的信号,在分析该陀螺仪模拟量输出与数字量输出方式特点的基础上,详细介绍了CRM100陀螺仪信号调理电路的设计与实现方法,并对设计电路利用三轴位置速率摇摆温控转台进行了试验论证,试验结果表明,所设计的信号调理电路正确有效,为该陀螺仪后续的工程应用奠定了基础,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 微机电集成系统陀螺仪 惯性测量单元 CRM100 信号调理
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SENSORDYNAMICS新一代微机电陀螺仪和惯性组合传感器
13
作者 Michael Kandler 《传感器世界》 2011年第2期35-37,共3页
奥地利SensorDynamics公司是一家汽车用微机电陀螺仪和惯性组合传感器的专业生产商,产品主要用于汽车防侧翻系统和电子稳定系统。目前SD公司凭借其QFN封装的陀螺仪和惯性系统系列进入非汽车应用市场,其代表性产品是大小仅为6×6... 奥地利SensorDynamics公司是一家汽车用微机电陀螺仪和惯性组合传感器的专业生产商,产品主要用于汽车防侧翻系统和电子稳定系统。目前SD公司凭借其QFN封装的陀螺仪和惯性系统系列进入非汽车应用市场,其代表性产品是大小仅为6×6×1.2mm的全集成六自由度惯性测量单元6DoF-IMU,目标市场包括导航系统、稳定平台、手持设备的动作捕捉系统等,也包括医疗应用领域的运动分析。本文给出了这个产品系列的技术及特性分析,并对其未来发展作出展望。 展开更多
关键词 微机系统 陀螺 加速计 惯性系统 QFN封装 汽车市场
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微机电陀螺仪原理及应用研究
14
作者 刘德进 《河北农机》 2022年第14期48-50,共3页
伴随着微电子机械系统(MEMS)的蓬勃发展,还有市场对微机械陀螺仪有着低成本、可靠性高、微型化、精度高的需求,微机械陀螺仪将成为未来理想的惯性传感器,并应用在军事和人们生活当中。国外的研究始终保持着领跑地位。目前,经过几十年的... 伴随着微电子机械系统(MEMS)的蓬勃发展,还有市场对微机械陀螺仪有着低成本、可靠性高、微型化、精度高的需求,微机械陀螺仪将成为未来理想的惯性传感器,并应用在军事和人们生活当中。国外的研究始终保持着领跑地位。目前,经过几十年的发展我国对微机械陀螺仪的掌握从慢走变成了小跑。本文首先对微机电陀螺仪进行了简单的概述,介绍了微机电陀螺仪的原理以及优势;其次探讨了微机电陀螺仪在国内外的研究发展情况,进而对微机电陀螺仪存在的一些问题进行了简单的介绍。最后探讨了相关问题的解决方法对微机电陀螺仪未来的发展趋势进行了分析。 展开更多
关键词 微机陀螺 发展情况 相关问题 解决方案
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全集成单片微机电系统(MEMS)面市
15
作者 竟成 《中国集成电路》 2002年第12期75-75,共1页
美国Analog Devices Inc.公司已推出价位适中的基于微机电系统(MEMS)的陀螺仪,声称是第一个将所有的机械传感和信号处理电子元器件全部集成在单块芯片上。
关键词 微机系统 陀螺 信号处理 子元器件 车辆传感器 导航系统 芯片 加速度计 集成 公司
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多尺度小波分解融合在微机电陀螺数据处理中的应用 被引量:8
16
作者 任亚飞 柯熙政 《应用科学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期394-398,共5页
提出一种小波域数据融合模型.将多个传感器的数据进行多尺度分解,分别对每个尺度上的细节信号和最粗尺度上的近似信号进行局部加权融合,并根据小波重构公式得到原尺度上的融合信号.基于实际工程应用对该模型进行了数学证明,分析随机序... 提出一种小波域数据融合模型.将多个传感器的数据进行多尺度分解,分别对每个尺度上的细节信号和最粗尺度上的近似信号进行局部加权融合,并根据小波重构公式得到原尺度上的融合信号.基于实际工程应用对该模型进行了数学证明,分析随机序列经离散小波多尺度变换后的形式,研究各尺度上的平滑信号、细节信号之间的统计特性,从理论上解释小波域多尺度数据融合算法的优越性.实验表明:该方法能显著提高数据融合后微机电陀螺仪的零偏稳定性. 展开更多
关键词 离散小波变换 多尺度分析 数据融合 微机陀螺
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硅微z轴谐振陀螺仪负电刚度效应分析及实验验证 被引量:1
17
作者 夏敦柱 周百令 王寿荣 《中国工程科学》 2007年第8期66-68,91,共4页
介绍了在开环工作状态下硅微z轴谐振陀螺仪由于加工工艺缺陷所导致的误差机理。为减小陀螺仪初始电容差和抑制正交耦合误差,提出了一种闭环控制检测策略。重点分析了其力矩反馈器的电刚度效应并给出其线性数学模型表示式。通过对硅微z... 介绍了在开环工作状态下硅微z轴谐振陀螺仪由于加工工艺缺陷所导致的误差机理。为减小陀螺仪初始电容差和抑制正交耦合误差,提出了一种闭环控制检测策略。重点分析了其力矩反馈器的电刚度效应并给出其线性数学模型表示式。通过对硅微z轴陀螺仪敏感模态的反馈力与谐振频率的关系分析,间接得出了在敏感方向上电负刚度与力矩器所施电压的内在联系,并在实验上进一步验证电刚度效应。这将为下一步闭环控制方案的设计奠定重要基础。 展开更多
关键词 硅微z轴陀螺 刚度 力矩反馈器 微机系统
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双输入轴微机械陀螺仪的研究与进展 被引量:3
18
作者 李宏生 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2002年第6期76-80,共5页
微机械陀螺仪是微机电系统(MEMS)研究的重要内容。双输入轴微机械陀螺仪可最大限度地发挥微结构的固有功能并实现最低成本。本文综合了国内外在这方面的主要研究报道,概述各自的结构、工艺、测试和性能特点,以展示双输入轴微机械陀螺仪... 微机械陀螺仪是微机电系统(MEMS)研究的重要内容。双输入轴微机械陀螺仪可最大限度地发挥微结构的固有功能并实现最低成本。本文综合了国内外在这方面的主要研究报道,概述各自的结构、工艺、测试和性能特点,以展示双输入轴微机械陀螺仪的发展历程与研究现状。 展开更多
关键词 微机系统 双输入轴 微机陀螺
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微机电系统在船舶航姿测量系统的应用
19
作者 刘青川 王如松 崔俊霞 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第22期43-45,共3页
航姿测量系统可以采集船舶的航向、方位、水平姿态等信息,对船舶导航、舰载飞行器着舰、导弹引导等有重要的作用。传统的船舶航姿测量采用陀螺仪等传感器件,通过采集船舶的角速度得到姿态角,该测量方式的动态特性好,但存在成本高、集成... 航姿测量系统可以采集船舶的航向、方位、水平姿态等信息,对船舶导航、舰载飞行器着舰、导弹引导等有重要的作用。传统的船舶航姿测量采用陀螺仪等传感器件,通过采集船舶的角速度得到姿态角,该测量方式的动态特性好,但存在成本高、集成度低、自动化程度低等问题。随着嵌入式芯片和微机系统的发展,基于嵌入式处理器的船舶航姿测量系统被开发出来,该类型的航姿测量系统具有精度高、功耗小和自动化程度高的优点,应用越来越广泛。本文基于嵌入式芯片,设计和开发了基于微机电系统的船舶航姿测量系统,并对该系统的结构组成和工作原理进行介绍。 展开更多
关键词 航姿测量 陀螺 微机系统 嵌入式
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微机械振动陀螺仪的误差分析
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作者 罗晓章 程启明 《盐城工学院学报》 CAS 2000年第1期1-4,共4页
介绍了微机械振动陀螺仪的结构特点及工作机理,建立了其力学模型,并在此基础上,对原理误差进行了定性的分析,得出了影响其精度的主要干扰源,为误差的补偿指明了方向。
关键词 微机械振动陀螺 误差分析 微机系统 角速度 惯性测量器件
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