微機械陀螺誤差補償研究.pdf

1、微機械陀螺與傳統(tǒng)的機械陀螺相比有成本低、體積小、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點。因此它在導航、汽車電子、游戲產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。然而，目前微機械技術(shù)仍然存在很多限制，包括大的工藝偏差、用于制造微機械結(jié)構(gòu)的材料對溫度和沖擊敏感等。
　　微機械制造工藝的大偏差會造成陀螺的驅(qū)動軸和檢測軸不完全正交，由此導致陀螺的輸出產(chǎn)生嚴重的誤差，稱為正交誤差。同時，微機械材料的物理特性與溫度相關(guān)，從而使得微機械陀螺的輸出會隨著溫度的變化而變化，導致其溫

2、度性能很差。另外，由于微機械結(jié)構(gòu)對沖擊敏感，外界大的沖擊干擾會使微機械陀螺的輸出出現(xiàn)很大的沖擊信號，稱為線性加速度誤差。然而，目前的微機械陀螺產(chǎn)品沒有考慮這些誤差的影響，從而導致其精度還無法滿足市場運用的高性能要求。
　　因此，本文針對這三個問題分別提出了解決方法。首先，本文提出了改進的PID控制器來補償微機械陀螺的正交誤差。在閉環(huán)補償回路中加入了判斷處理器來根據(jù)正交誤差值選擇當前時刻最合適的補償算法。同時，改進了 PID控制器中

3、的積分器防止積分超調(diào)。其次，針對微機械陀螺的溫度特性，提出利用最小二乘法來分段擬合微機械陀螺的零偏輸出。最后，針對微機械陀螺的線性加速度誤差，提出了一種改進的抗野值自適應卡爾曼濾波算法來剔除線性加速度導致的陀螺輸出野值數(shù)據(jù)。考慮野值存在情況下對算法新息的影響，提出了改進的噪聲估計方程來實時更新最優(yōu)估計。
　　本文在MATLAB中完成了上述三個算法的仿真驗證工作。首先，建立了微機械陀螺的系統(tǒng)模型，在提出的自適應 PID補償?shù)淖饔孟拢?/p>