Análisis y verificación del error de fase en el lazo de control de equilibrio de fuerza del giroscopio de velocidad MEMS

GAO Yang ,  

JIA Jia ,  

MENG Lin ,  

RUAN Zhihu ,  

CAO Huiliang ,  

摘要

Para aclarar la influencia del error de fase en el rendimiento estático y dinámico del giroscopio de velocidad MEMS basado en el modo de detección de equilibrio de fuerza (Force to Rebalance, FTR), se construyó un modelo de bucle de control de velocidad FTR que incluye el error de fase para analizar el impacto de diferentes errores de fase en el rendimiento dinámico y estático. Primero, se introduce el principio básico del giroscopio que utiliza el modo de velocidad FTR y se analiza brevemente el impacto del error de fase en el modo de conducción. A continuación, se propone un modelo de bucle de control de velocidad FTR que incluye errores de fase en la vía de retroalimentación y la vía directa, y se realiza una transformación equivalente de este modelo. Luego, basándose en el modelo anterior, se analiza el impacto de diferentes tipos de errores de fase en el rendimiento dinámico y estático del giroscopio. Finalmente, se realizaron las correspondientes verificaciones experimentales. Los resultados experimentales muestran que la estabilidad de la medición de dos horas del error de fase en la vía de retroalimentación es 0,0949, y que este error solo cambiará el factor de escala; el error de fase en la vía directa es un elemento sensible a la temperatura, y los valores de sesgo cero y deriva de sesgo cero después de la compensación se redujeron 4,8 y 2,9 veces respectivamente, mientras que la inestabilidad del sesgo cero y la deriva aleatoria angular mejoraron 0,8 y 0,9 veces respectivamente. El error de fase en la vía de retroalimentación se puede obtener mediante un método de escalado para la compensación, y este error solo afecta al valor del factor de escala, sin afectar al sesgo cero ni al rendimiento del ancho de banda; el error de fase en la vía directa limita severamente el rendimiento estático, pero no afecta al rendimiento dinámico en condiciones de temperatura ambiente.

关键词

giroscopio de velocidad MEMS; equilibrio de fuerza; error de fase; rendimiento de sesgo cero; factor de escala; ancho de banda

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