科氏振动陀螺全角模式阻尼误差与补偿

工作在全角模式的科氏振动陀螺具有直接输出角度信息、大动态范围、高测量带宽及稳定的标度因数等优势,但其性能易受谐振子刚度不对称、极板间距不一致、阻尼误差等因素影响,其中阻尼误差缺乏有效的补偿方案。针对科氏振动全角陀螺的阻尼误差,提出在阻尼主轴坐标系中采用能量衰减法对阻尼误差的影响进行分析,确定了全角陀螺的速率死区指标,并得到了在不同外界角速率下全角陀螺的进动特性。最终采用自适应阻尼补偿法对全角陀螺阻尼误差进行抑制,将MEMS多环陀螺的速率漂移从2°/s降低至0.25°/s。

全角模式半球谐振陀螺的阻尼误差修调与补偿技术研究

半球谐振陀螺具有精度高、可靠性好、抗干扰能力强等诸多优点,是最具性能潜力的哥氏振动陀螺之一。工作在力平衡模式下的半球谐振陀螺虽然具有极高的检测精度,但其动态性能受到控制系统的限制,难以充分发挥半球谐振陀螺性能优势。而工作在全角模式下的半球谐振陀螺兼具大量程和高动态范围,并且拥有稳定的标度因数,是未来发展的重点。然而,在全角模式下,高精度的半球谐振陀螺对其结构误差更为敏感,其加工过程中的结构不对称,尤其是阻尼不对称,将会对陀螺的测量精度产生严重影响。针对全角模式下阻尼误差的影响进行研究,提出全角模式下的谐振子阻尼修调方案,利用等效电阻尼降低了谐振子周向的阻尼不对称程度,并且设计了阻尼补偿方案,将陀螺阻尼误差引起的漂移由原先的0.0316°/s降低至了0.0051°/s,进一步提升了陀螺的测量精度。

金属壳体振动陀螺的多参数温度补偿技术研究

金属壳体振动陀螺具有结构简单,精度高、体积小,可靠性高,寿命长等显著优势,在军用和民用领域都有广阔的应用前景。由于受材料特性影响,金属壳体谐振结构的Q值很难达到极高的水平,使得金属壳体振动陀螺的零偏漂移受温度的影响比较显著。传统的温度补偿方法存在滞回效应,补偿效果不理想。针对该问题,提出了一种多参数温度补偿方法。理论分析结果表明,力反馈模式下,阻尼不均匀变化是引起陀螺零偏漂移的主要因素。根据理论分析结果,选取正交反馈量,温度、驱动电压等三个变量作为补偿量;通过全温区测试,建立陀螺零偏漂移与补偿量的数学模型,利用该模型对陀螺零偏漂移进行补偿。补偿后,陀螺的全温区零偏漂移由补偿前的300(°)/h减小为10(°)/h,而采用传统温度补偿方法后的零偏漂移为35(°)/h,验证了该方法的有效性。