Diante da limitação da largura de banda de medição de giroscópios microeletromecânicos (MEMS) no modo de equilíbrio de força (FTR) sob condições de descompasso de frequência modal, e da dificuldade do controle proporcional-integral (PI) tradicional em conciliar margem de estabilidade e aumento de largura de banda, foi realizada uma pesquisa sobre o mecanismo de largura de banda e melhora de desempenho. Primeiramente, foi estabelecido um modelo equivale de retroalimentação negativa unitária no domínio da frequência que caracteriza as características da largura de banda de medição de velocidade FTR, para o projeto e ajuste dos parâmetros do controlador; com base nisso, foi revelado o mecanismo interno que limita o aumento da frequência de corte em malha aberta sob controle PI e que leva à deterioração da margem de estabilidade; posteriormente, foi introduzido o controlador proporcional-integral ressonante (PIR), que através da conformação de amplitude e fase próximo à diferença de frequência modal suprime o pico de ressonância e aumenta a frequência de corte em malha aberta. A validação experimental foi realizada em um protótipo de giroscópio MEMS de quatro massas e na plataforma de vibração angular. Os resultados de simulação e experimento mostram que após a adoção do controlador PIR, a margem de ganho do circuito de controle de equilíbrio de força é de 6,03 dB, a margem de fase é de 59,5°, a frequência de corte em malha aberta é de 25,1 Hz, correspondendo a uma largura de banda de medição que pode ser aumentada para 125 Hz; em comparação com a largura de banda de cerca de 35 Hz sob controle PI, foi atingida uma melhoria de aproximadamente 3,5 vezes, com resposta de amplitude-frequência mais plana dentro da faixa e capacidade de resposta dinâmica significativamente aprimorada. Os fatores de escala e os índices de viés zero permaneceram basicamente consistentes. O controlador PIR, ao introduzir a conformação ressonante próximo à diferença de frequência modal, supera eficazmente o gargalo de largura de banda do controle PI e realiza uma expansão significativa da largura de banda de medição FTR, mantendo uma margem de estabilidade razoável e desempenho estático, fornecendo referência de engenharia para medições dinâmicas de banda larga e aplicações em condições complexas.

giroscópio MEMS; modo de equilíbrio de força; controlador ressonante proporcional-integral; expansão de largura de banda; características de amplitude-frequência