硅微陀螺仪驱动模态离散控制分析

摘要

针对硅微陀螺仪数字控制系统,为了有效控制陀螺仪的驱动模态,采用离散域(Z域)分析方法,全面分析、研究并实现了基于数字锁相环(DPLL)和数字自动增益控制的(DAGC)驱动模态控制.分别建立了基于离散域分析的相位控制模型和幅度控制模型,给出了相应稳定控制的参数条件,并且进行了仿真验证.最后设计了一种基于FPGA的数字化双闭环驱动控制电路.试验结果表明,室温条件下,驱动检测幅度相对变化量小于2×10-5,在温度变化-40℃～60℃条件下,驱动频率与自然频率的最大相对误差为8×10-6数量级,频率跟踪特性和幅度控制稳定性均达到了良好的效果.试验验证了硅微陀螺仪驱动模态全数字化分析的可行性.该数字控制系统方案实现了陀螺驱动模态的高精度控制.