CN115420269A - 谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台 - Google Patents

谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台 Download PDF

Info

Publication number
CN115420269A
CN115420269A CN202211363671.5A CN202211363671A CN115420269A CN 115420269 A CN115420269 A CN 115420269A CN 202211363671 A CN202211363671 A CN 202211363671A CN 115420269 A CN115420269 A CN 115420269A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
resonant
vibration mode
gyro
gyroscope
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211363671.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115420269B (zh
Inventor
孙江坤
张勇猛
余升
肖定邦
吴学忠
席翔
卢坤
石岩
李青松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN202211363671.5A priority Critical patent/CN115420269B/zh
Publication of CN115420269A publication Critical patent/CN115420269A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115420269B publication Critical patent/CN115420269B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5776—Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台，该方法包括：通过控制信号使陀螺工作在速率积分模式下，并使陀螺振型角处于自进动状态，直至振型角遍历陀螺谐振结构整个轴向；在振型角自进动的过程中，采集陀螺谐振结构在每个振型角位置的谐振频率，得到谐振频率数据集与振型角数据集；基于谐振频率数据集与振型角数据集进行辨识，得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置，并基于辨识结果对陀螺谐振结构进行质量/刚度修调。本发明应用于陀螺谐振结构修调领域，通过自进动可实现对刚度轴位置以及频率裂解的快速精确辨识，从而显著提升修调效率，并且有效地避免了环境温度变化引起的频率漂移对频率裂解测量的影响。

Description

谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台
技术领域
本发明涉及陀螺谐振结构修调技术领域，具体是一种谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台。
背景技术
陀螺是用于运动控制、姿态监测、导航制导等领域的核心器件，在国防和工业领域具有广阔的应用空间。目前，基于哥氏力效应的振动式陀螺具有精度高、寿命长以及可靠性高的优势，已经逐渐成为陀螺发展的主流方向。对于振动式陀螺，其工作模式可分为速率模式和速率积分模式两种。工作在速率模式下的陀螺具有高精度、低噪声的优势，但却存在低动态以及标度因数不稳定等问题。相反地，在速率积分模式下，陀螺同时具备高精度、大动态以及标度因数稳定的优势，是未来高性能谐振陀螺发展的必然方向。但是速率积分陀螺对于谐振结构的对称性有着极其苛刻的要求，谐振结构任何不对称性因素均会导致较大的角度漂移误差。由于谐振结构的加工和制造误差的存在，陀螺谐振结构的不对称性误差主要表现为阻尼不均匀和刚度不均匀。
其中，刚度不均匀主要表现为谐振结构各个方向的刚度不一致，导致谐振陀螺的驱动和检测模态的谐振频率不一致，产生频率裂解，并最终引起陀螺产生漂移误差。因此必须通过修调的方式使陀螺的驱动和检测模态的谐振频率相同，实现模态匹配，才能最终消除频率裂解引起的漂移误差，从而进一步提升陀螺性能。
针对陀螺刚度不均匀的消除，主要包括静电修调和机械修调两种方式。其中静电修调是采用在谐振结构电极施加直流电压的方式，利用负刚度效应将两个模态的频率裂解进行消除，从而实现模态匹配。由于静电修调只是等效改变了谐振结构刚度，并未从根本上实现对谐振结构的频率裂解的修调，因此存在环境适应性差和修调能力有限的问题。相反地，机械修调是通过直接改变谐振结构质量或者刚度的方式对频率裂解进行修调，从根本上减小了谐振结构的刚度不均匀，是提升陀螺性能的关键手段。
在进行机械修调时，首先需要能够辨识出谐振结构的刚度不均匀，然后可以采用超声加工、磨削、离子束以及激光等加工手段对谐振结构进行质量或者刚度修调。目前，针对于谐振结构的刚度不均匀测试主要采用扫频法，此方法不仅存在扫频时间长效率低的问题，而且辨识精度较差，无法实现对于刚度不均匀的精准修调。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台，在速率积分模式下，通过振型角自进动的方式，可以快速测量出陀螺谐振结构的刚度不均匀。另外，采用速率积分测控系统可以显著提升刚度不均匀的辨识精度，从而实现对于刚度不均匀的精准修调。
为实现上述目的，本发明提供一种谐振结构频率裂解辨识与修调方法，包括如下步骤：
通过控制信号使陀螺工作在速率积分模式下，并使陀螺振型角处于自进动状态，直至振型角遍历陀螺谐振结构整个轴向；
在振型角自进动的过程中，采集陀螺谐振结构在每个振型角位置的谐振频率，得到谐振频率数据集与振型角数据集，其中，谐振频率数据集中的谐振频率与振型角数据集中的振型角一一对应；
基于谐振频率数据集与振型角数据集进行辨识，得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置，并基于辨识结果对陀螺谐振结构进行质量/刚度修调。
在其中一个实施例，所述基于谐振频率数据集与振型角数据集进行辨识，得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置，具体为：
谐振频率数据集中谐振频率最大值与谐振频率最小值之间的频差
Figure 423285DEST_PATH_IMAGE001
即为陀螺谐振结构的频率裂解；
谐振频率数据集中谐振频率最小值所对应的振型角
Figure 744545DEST_PATH_IMAGE002
以及
Figure 30033DEST_PATH_IMAGE003
即为陀螺谐振结构刚度轴的位置。
在其中一个实施例，所述基于谐振频率数据集与振型角数据集进行辨识，得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置，具体为：
以振型角为横轴、谐振频率为纵轴，对谐振频率数据集中的谐振频率与振型角数据集中的振型角进行拟合，得到谐振频率-振型角拟合曲线；
基于谐振频率-振型角拟合曲线得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置。
在其中一个实施例，所述基于谐振频率-振型角拟合曲线得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置，具体为：
所述谐振频率-振型角拟合曲线中谐振频率峰值与谐振频率谷值之间的频差
Figure 32624DEST_PATH_IMAGE004
即为陀螺谐振结构的频率裂解；
所述谐振频率-振型角拟合曲线中谐振频率谷值所对应的振型角
Figure 87168DEST_PATH_IMAGE005
以及
Figure 313750DEST_PATH_IMAGE006
即为陀螺谐振结构刚度轴的位置。
在其中一个实施例，所述基于辨识结果对陀螺谐振结构进行质量/刚度修调，具体为：
在陀螺谐振结构的刚度轴位置
Figure 86534DEST_PATH_IMAGE007
和/或
Figure 394280DEST_PATH_IMAGE008
处进行刚度修调和/或质量修调。
为实现上述目的，本发明还提供一种谐振结构频率裂解辨识与修调平台，采用上述的谐振结构频率裂解辨识与修调方法对陀螺谐振结构进行频率裂解辨识与修调；
所述谐振结构频率裂解辨识与修调平台包括：
速率积分测控系统，与陀螺谐振结构电连接，用于对陀螺谐振结构施加控制信号使陀螺工作在速率积分模式下同时处于振型角自进动状态，并在振型角自进动的过程中采集陀螺谐振结构在每个振型角位置的谐振频率，得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴位置；
修调系统，与所述速率积分测控系统、陀螺谐振结构电连接，用于接收速率积分测控系统所输出的陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴位置，并基于陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴位置对陀螺谐振结构进行刚度修调和/或质量修调。
本发明提供的一种谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台，创新性地利用陀螺振型角自进动实现了对频率裂解
Figure 568910DEST_PATH_IMAGE009
和刚度轴的位置
Figure 435235DEST_PATH_IMAGE010
的精准辨识。相比传统的扫频法耗时长、无法辨识刚度轴位置的缺点，本发明通过自进动可实现对刚度轴位置以及频率裂解的快速精确辨识，从而显著提升修调效率，并且避免了环境温度变化引起的频率漂移对频率裂解测量的影响。此外，在速率积分测控系统下陀螺的频率裂解的测量分辨率要远远优于传统扫频法，可实现对陀螺谐振结构频率裂解的精密修调。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例中陀螺谐振结构刚度轴示意图；
图2为本发明实施例中谐振结构频率裂解辨识与修调方法的流程图；
图3为本发明实施例中陀螺振型角的进动示意图；
图4为本发明实施例中振型角进动后谐振频率在振型角下的分布结果示意图；
图5为本发明实施例中谐振结构频率裂解辨识与修调平台的结构图；
图6为本发明实施例中速率积分测控系统的工作原理图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
理想情况下，谐振陀螺各方向刚度大小均相等，电极始终与刚度主轴对准。但是由于陀螺谐振结构的材料缺陷以及制造误差的存在，陀螺谐振结构的刚度难以实现完全对称，便会出现刚度不均匀。为了方便分析，可将陀螺谐振结构等效为一个图1所示的陀螺谐振结构刚度轴示意图。其中，x,y为所在的方向为电极所在位置，用于陀螺谐振结构的驱动和检测。陀螺谐振结构的刚度不均匀可表示为两个刚度轴
Figure 695315DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 305288DEST_PATH_IMAGE012
，其刚度分别为
Figure 334423DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 637229DEST_PATH_IMAGE014
（假设
Figure 322288DEST_PATH_IMAGE015
<
Figure 735952DEST_PATH_IMAGE016
），且刚度轴方向通常与电极方向也存在一定角度偏差
Figure 386638DEST_PATH_IMAGE017
。假设两个刚度轴的刚度系数分别为k 1和k 2，那么陀螺谐振结构的两个刚度轴的刚度便可表示为：
Figure 860345DEST_PATH_IMAGE018
（1）
其中，m x 和m y 分别为陀螺谐振结构两个刚度轴方向的等效质量。
那么陀螺谐振结构由刚度不均匀引起的频率裂解
Figure 829438DEST_PATH_IMAGE019
便可表示为：
Figure 781214DEST_PATH_IMAGE020
（2）
由公式(2)可知，若要消除陀螺谐振结构的频率裂解
Figure 784942DEST_PATH_IMAGE021
，只需要通过修调使两个刚度轴的刚度
Figure 429550DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 885939DEST_PATH_IMAGE023
相等即可。对于机械修调，可以采用刚度修调或者质量修调两种方法。依据公式(1)可知，如果采用刚度修调方法，那么可以通过修调使k 1增大或者k 2减小。同理地，如果采用质量修调的方法，则需要通过修调使m x 减小或者m x 增大。
在机械修调中，通常采用超声加工、磨削、离子束以及激光等加工手段对陀螺谐振结构的质量或者刚度进行修调。但是若要高效地实现精密修调，最关键的是能精准辨识出陀螺谐振结构的频率裂解
Figure 641405DEST_PATH_IMAGE024
和刚度轴的位置
Figure 723807DEST_PATH_IMAGE025
。
目前，普遍采用扫频法对陀螺谐振结构的频率裂解
Figure 539316DEST_PATH_IMAGE026
和刚度轴的位置
Figure 686263DEST_PATH_IMAGE027
进行辨识。这种方法只能通过对陀螺电极所在轴向位置进行扫频的方式来测量频率裂解和刚度轴的位置。这种方法不能准确获知刚度轴的位置
Figure 245421DEST_PATH_IMAGE028
，只能判断出刚度轴所处的范围区间，因此需要按照先将刚度轴修调至坐标轴x、y的方向，然后再修调频率裂解的顺序进行修调，如此反复，显著降低修调效率。此外，在扫频阶段需要较长的时间，因此环境温度引起的频率漂移会叠加到频率裂解的测量结果中，最终限制了频率裂解
Figure 958162DEST_PATH_IMAGE026
的测量精度。综上所述，不论修调效率还是测量精度，扫频法均不能满足精密修调的需求。相反地，如果能够精准辨识出频率裂解
Figure 944572DEST_PATH_IMAGE026
和刚度轴的位置
Figure 375554DEST_PATH_IMAGE028
，那么便可直接在刚度轴所在方位进行修调，从而实现高效率精密修调。基于此，参考图2，本实施例提出了一种谐振结构频率裂解辨识与修调方法，具体包括如下步骤：
通过控制信号使陀螺工作在速率积分模式下，并使陀螺振型角处于自进动状态，直至振型角遍历陀螺谐振结构整个轴向；
在振型角自进动的过程中，采集陀螺谐振结构在每个振型角位置的谐振频率，得到谐振频率数据集与振型角数据集，其中，谐振频率数据集中的谐振频率与振型角数据集中的振型角一一对应；
基于谐振频率数据集与振型角数据集进行辨识，得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置，并基于辨识结果对陀螺谐振结构进行质量/刚度修调，具体为：在陀螺谐振结构的刚度轴位置
Figure 472823DEST_PATH_IMAGE028
和/或
Figure 305649DEST_PATH_IMAGE029
处进行刚度修调和/或质量修调。
在具体实施过程中，基于谐振频率数据集与振型角数据集进行辨识得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置具有两种实施方式，具体地：
第一种实施方式为：将谐振频率数据集中谐振频率最大值与谐振频率最小值相减，两者之间的频差
Figure 698847DEST_PATH_IMAGE026
即为陀螺谐振结构的频率裂解；谐振频率数据集中谐振频率最小值所对应的振型角
Figure 820387DEST_PATH_IMAGE028
以及
Figure 721347DEST_PATH_IMAGE029
即为陀螺谐振结构刚度轴的位置；
第二种实施方式为：以振型角为横轴、谐振频率为纵轴，对谐振频率数据集中的谐振频率与振型角数据集中的振型角进行拟合，得到谐振频率-振型角拟合曲线，再基于谐振频率-振型角拟合曲线得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置，具体为：
谐振频率-振型角拟合曲线中谐振频率峰值与谐振频率谷值之间的频差
Figure 408680DEST_PATH_IMAGE026
即为陀螺谐振结构的频率裂解；
谐振频率-振型角拟合曲线中谐振频率谷值所对应的振型角
Figure 736893DEST_PATH_IMAGE030
以及
Figure 876887DEST_PATH_IMAGE031
即为陀螺谐振结构刚度轴的位置。
以图3、图4为例，如图3所示为陀螺振型角的进动示意图，当振型角遍历陀螺谐振结构整个周期时，便可得到陀螺谐振结构每个振型角的谐振频率。如图4所示为振型角进动后，谐振频率在振型角下的分布结果，对测量结构进行拟合，可以得到此时陀螺谐振结构的谐振频率-振型角拟合曲线。在谐振频率-振型角拟合曲线中，谐振频率峰值与谐振频率谷值之间的频差即为频率裂解，根据图4可知，频率裂解
Figure 581538DEST_PATH_IMAGE032
，其刚度轴的位置
Figure 326640DEST_PATH_IMAGE033
以及
Figure 825755DEST_PATH_IMAGE034
，将辨识结果
Figure 718624DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 462852DEST_PATH_IMAGE036
输入到修调设备中，便可通过质量修调/刚度修调的方式，高效地减小陀螺谐振结构频率裂解。
基于上述的谐振结构频率裂解辨识与修调方法，本实施例还公开了一种谐振结构频率裂解辨识与修调平台，该谐振结构频率裂解辨识与修调平台包括速率积分测控系统与修调系统。
参考图5，速率积分测控系统与陀螺谐振结构电连接，用于对陀螺谐振结构施加控制信号使陀螺工作在速率积分模式下，并在控制力作用下使陀螺谐振结构的振型角处于自进动状态；同时速率积分测控系统在陀螺谐振结构振型角自进动的过程中采集测试信号解调得到陀螺谐振结构在每个振型角位置的谐振频率，并根据上述方法得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴位置。修调系统与所述速率积分测控系统、陀螺谐振结构电连接，用于接收速率积分测控系统所输出的陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴位置，并基于陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴位置对陀螺谐振结构进行刚度修调和/或质量修调。
参考图6为速率积分测控系统的工作原理示意图，速率积分测控系统中的解调低通滤波模块先对陀螺谐振结构的检测信号x和y进行解调得到c x 、s x 、c y 、s y 四个同相和正交分量，经过控制变量计算模块计算之后便可得到E、Q、R、S、L i 五个控制变量，其表达式为：
Figure 62460DEST_PATH_IMAGE037
（3）
其中，控制变量E、Q、L i 分别用于幅值控制回路、正交控制回路以及锁相环控制回路，陀螺谐振结构的角度输出
Figure 732476DEST_PATH_IMAGE038
便可根据
Figure 112642DEST_PATH_IMAGE039
得到。以上控制变量经过PID控制器后会输出控制力，其中控制力f as 作用在能量控制回路，用于维持控制变量E的恒定，从而保持恒定幅值振动状态；控制力f ac 可以作用于相位控制回路，在速率积分模式下f ac 为零。控制力f qc 施加在正交控制回路，用于控制正交量Q，始终将正交量抑制为零；控制力f qs 可以作用于振型角控制回路，在速率积分模式下可以实现振型的自进动。
本发明中的谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台首次提出基于速率积分测控系统对陀螺谐振结构频率裂解进行精密修调的方法，创新性地利用陀螺振型自进动实现了对频率裂解
Figure 893516DEST_PATH_IMAGE040
和刚度轴的位置
Figure 613210DEST_PATH_IMAGE041
的精准辨识。相比传统的扫频法耗时长、无法辨识刚度轴位置的缺点，本发明提出的方法通过自进动可实现对刚度轴位置以及频率裂解的快速精确辨识，从而显著提升修调效率，并且避免了环境温度变化引起的频率漂移对频率裂解测量的影响。此外，在速率积分测控系统下陀螺的频率裂解的测量分辨率要远远优于传统扫频法，可实现对陀螺谐振结构频率裂解的精密修调。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种谐振结构频率裂解辨识与修调方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过控制信号使陀螺工作在速率积分模式下，并使陀螺振型角处于自进动状态，直至振型角遍历陀螺谐振结构整个轴向；
在振型角自进动的过程中，采集陀螺谐振结构在每个振型角位置的谐振频率，得到谐振频率数据集与振型角数据集，其中，谐振频率数据集中的谐振频率与振型角数据集中的振型角一一对应；
基于谐振频率数据集与振型角数据集进行辨识，得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置，并基于辨识结果对陀螺谐振结构进行质量/刚度修调。
2.根据权利要求1所述的谐振结构频率裂解辨识与修调方法，其特征在于，所述基于谐振频率数据集与振型角数据集进行辨识，得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置，具体为：
谐振频率数据集中谐振频率最大值与谐振频率最小值之间的频差
Figure 561367DEST_PATH_IMAGE001
即为陀螺谐振结构的频率裂解；
谐振频率数据集中谐振频率最小值所对应的振型角
Figure 9666DEST_PATH_IMAGE002
以及
Figure 320562DEST_PATH_IMAGE003
即为陀螺谐振结构刚度轴的位置。
3.根据权利要求1所述的谐振结构频率裂解辨识与修调方法，其特征在于，所述基于谐振频率数据集与振型角数据集进行辨识，得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置，具体为：
以振型角为横轴、谐振频率为纵轴，对谐振频率数据集中的谐振频率与振型角数据集中的振型角进行拟合，得到谐振频率-振型角拟合曲线；
基于谐振频率-振型角拟合曲线得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置。
4.根据权利要求3所述的谐振结构频率裂解辨识与修调方法，其特征在于，所述基于谐振频率-振型角拟合曲线得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴的位置，具体为：
所述谐振频率-振型角拟合曲线中谐振频率峰值与谐振频率谷值之间的频差
Figure 450192DEST_PATH_IMAGE004
即为陀螺谐振结构的频率裂解；
所述谐振频率-振型角拟合曲线中谐振频率谷值所对应的振型角
Figure 795722DEST_PATH_IMAGE005
以及
Figure 414923DEST_PATH_IMAGE006
即为陀螺谐振结构刚度轴的位置。
5.根据权利要求2至4任一项所述的谐振结构频率裂解辨识与修调方法，其特征在于，所述基于辨识结果对陀螺谐振结构进行质量/刚度修调，具体为：
在陀螺谐振结构的刚度轴位置
Figure 213114DEST_PATH_IMAGE007
和/或
Figure 146435DEST_PATH_IMAGE008
处进行刚度修调和/或质量修调。
6.一种谐振结构频率裂解辨识与修调平台，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的谐振结构频率裂解辨识与修调方法对陀螺谐振结构进行频率裂解辨识与修调；
所述谐振结构频率裂解辨识与修调平台包括：
速率积分测控系统，与陀螺谐振结构电连接，用于对陀螺谐振结构施加控制信号使陀螺工作在速率积分模式下同时处于振型角自进动状态，并在振型角自进动的过程中采集陀螺谐振结构在每个振型角位置的谐振频率，得到陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴位置；
修调系统，与所述速率积分测控系统、陀螺谐振结构电连接，用于接收速率积分测控系统所输出的陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴位置，并基于陀螺谐振结构的频率裂解与刚度轴位置对陀螺谐振结构进行刚度修调和/或质量修调。
CN202211363671.5A 2022-11-02 2022-11-02 谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台 Active CN115420269B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211363671.5A CN115420269B (zh) 2022-11-02 2022-11-02 谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211363671.5A CN115420269B (zh) 2022-11-02 2022-11-02 谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115420269A true CN115420269A (zh) 2022-12-02
CN115420269B CN115420269B (zh) 2023-02-03

Family

ID=84207483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211363671.5A Active CN115420269B (zh) 2022-11-02 2022-11-02 谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115420269B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115950529A (zh) * 2023-03-10 2023-04-11 天津大学 基于谱增强的微角谐振信号估计方法、装置及电子设备
CN117647237A (zh) * 2024-01-30 2024-03-05 中国人民解放军国防科技大学 一种环形微机电陀螺及其模态匹配修调方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10365102B1 (en) * 2015-06-01 2019-07-30 Inertialwave Inertial wave angle gyroscope
CN113551691A (zh) * 2021-07-16 2021-10-26 中国人民解放军国防科技大学 一种具有测频功能的微半球谐振陀螺在线激光修调系统及方法
CN114383590A (zh) * 2022-01-19 2022-04-22 中国人民解放军国防科技大学 速率积分陀螺的相位误差辨识和补偿方法
CN114858184A (zh) * 2022-04-18 2022-08-05 西北工业大学 一种半球谐振子参数辨识方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10365102B1 (en) * 2015-06-01 2019-07-30 Inertialwave Inertial wave angle gyroscope
CN113551691A (zh) * 2021-07-16 2021-10-26 中国人民解放军国防科技大学 一种具有测频功能的微半球谐振陀螺在线激光修调系统及方法
CN114383590A (zh) * 2022-01-19 2022-04-22 中国人民解放军国防科技大学 速率积分陀螺的相位误差辨识和补偿方法
CN114858184A (zh) * 2022-04-18 2022-08-05 西北工业大学 一种半球谐振子参数辨识方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PARSA TAHERI-TEHRANI 等: "Micromechanical Rate Integrating Gyroscope With Angle-Dependent Bias Compensation Using a Self-Precession Method", 《IEEE SENSORS JOURNAL》 *
郭锞琛等: "全角模式半球谐振陀螺阻尼误差补偿方法研究", 《自动化仪表》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115950529A (zh) * 2023-03-10 2023-04-11 天津大学 基于谱增强的微角谐振信号估计方法、装置及电子设备
CN115950529B (zh) * 2023-03-10 2023-06-09 天津大学 基于谱增强的微角谐振信号估计方法、装置及电子设备
CN117647237A (zh) * 2024-01-30 2024-03-05 中国人民解放军国防科技大学 一种环形微机电陀螺及其模态匹配修调方法
CN117647237B (zh) * 2024-01-30 2024-04-09 中国人民解放军国防科技大学 一种环形微机电陀螺及其模态匹配修调方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115420269B (zh) 2023-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115420269B (zh) 谐振结构频率裂解辨识与修调方法及平台
CN108253952B (zh) 一种零偏自校准mems陀螺仪及其零偏自校准方法
CN110108266B (zh) 基于机械vco锁相环的陀螺实时自动闭环模态匹配方法
US6675630B2 (en) Microgyroscope with electronic alignment and tuning
CN115876182B (zh) 一种半球谐振陀螺的电极误差建模方法
EP2175236A2 (en) Self calibrating gyroscope system
KR102487462B1 (ko) 인-시투 바이어스 자가-교정을 갖는 고대역폭 코리올리 진동식 자이로스코프(cvg)
CN105571576B (zh) 一种mems陀螺模态匹配电压自动测试方法
CN115540903A (zh) 一种半球谐振陀螺阻尼和刚度不均匀的修调方法及系统
CN115773741B (zh) 半球谐振陀螺仪自补偿控制系统及方法
CN111504292B (zh) 一种石英圆柱谐振子第二次谐波误差的化学修调方法
Watson Vibratory gyro skewed pick-off and driver geometry
CN115574798A (zh) 一种提高半球谐振陀螺综合性能的方法
CN115824263B (zh) 基于半球谐振陀螺的阻尼修调方法及系统
EP2733461B1 (en) Amplitude control for vibrating resonant sensors
CN115235444B (zh) 一种用于测量全角半球谐振陀螺的控制回路带宽的方法
CN115950451A (zh) 一种全角半球谐振陀螺阻尼不均漂移补偿方法
CN113447047A (zh) 速率积分陀螺检测电极误差辨识方法、装置、系统及介质
CN116222530A (zh) 一种微半球谐振陀螺性能参数辨识及静电修调方法
CN117330044A (zh) 一种半球谐振陀螺的半球谐振子驻波输出电信号解调方法
CN115077564A (zh) 一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法
Ruan et al. In-run automatic mode-matching of whole-angle micro-hemispherical resonator gyroscope based on standing wave self-precession
CN114370886A (zh) 基于虚拟转动的全角模式振动陀螺测量误差自标定方法
Chikovani et al. Digital rate MEMS vibratory gyroscope modeling, tuning and simulation results
CN106289209A (zh) 一种适用于宽量程的陀螺仪控制方法和控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant