Análise e verificação do erro de fase no circuito de controle de equilíbrio de força do giroscópio de velocidade MEMS

GAO Yang ,  

JIA Jia ,  

MENG Lin ,  

RUAN Zhihu ,  

CAO Huiliang ,  

摘要

Para esclarecer o efeito do erro de fase no desempenho estático e dinâmico do giroscópio de velocidade MEMS baseado no modo de detecção por equilíbrio de força (Force to Rebalance, FTR), um modelo de circuito de controle de velocidade FTR contendo erro de fase foi construído para analisar o impacto de diferentes erros de fase no desempenho dinâmico e estático. Primeiro, foi apresentado o princípio básico do giroscópio utilizando o modo de velocidade FTR, com uma análise breve do impacto do erro de fase no modo de acionamento. Em seguida, foi proposto um modelo de circuito de controle de velocidade FTR que inclui erros de fase no caminho de realimentação e no caminho direto, e realizou-se uma transformação equivalente desse modelo. Depois, com base no modelo anterior, analisou-se o impacto de diferentes tipos de erro de fase no desempenho dinâmico e estático do giroscópio. Finalmente, foram realizadas verificações experimentais correspondentes. Os resultados experimentais mostraram que a estabilidade da medição do erro de fase no caminho de realimentação em duas horas é 0,0949, e esse erro apenas altera o fator de escala; o erro de fase no caminho direto é um termo sensível à temperatura, e os valores de viés zero e deriva do viés zero antes e depois da compensação foram reduzidos em 4,8 e 2,9 vezes respectivamente, enquanto a instabilidade do viés zero e a caminhada aleatória angular aumentaram 0,8 e 0,9 vezes respectivamente. O erro de fase no caminho de realimentação pode ser obtido por meio do método de escala para compensação, e esse erro afeta apenas o valor do fator de escala, sem afetar o viés zero ou o desempenho da largura de banda; o erro de fase no caminho direto limita severamente o desempenho estático, mas não afeta o desempenho dinâmico em temperatura ambiente.

关键词

giroscópio de velocidade MEMS; equilíbrio de força; erro de fase; desempenho do viés zero; fator de escala; largura de banda

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