KR20070054469A - A method for controlling a vibrating micro gyroscope to measure a attitude angle in a direct manner - Google Patents

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KR20070054469A
KR20070054469A KR1020050112491A KR20050112491A KR20070054469A KR 20070054469 A KR20070054469 A KR 20070054469A KR 1020050112491 A KR1020050112491 A KR 1020050112491A KR 20050112491 A KR20050112491 A KR 20050112491A KR 20070054469 A KR20070054469 A KR 20070054469A
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Abstract

본 발명은 소형 비행체, 이동차량의 자동항법, 카메라의 안정화 장치, 자세 제어시스템 등에 널리 활용되고 있는 자이로스코프에 관한 것으로, 특히 종래의 구조를 이용하여 자세각을 직접 측정할 수 있는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법은, a) 진동형 자이로스코프의 질량소자를 정해진 진폭과 진동주파수로 X축으로 진동시키면서 X축의 공진주파수를 조정하고 X축과 Y축과의 커플드(coupled)된 주파수와 감쇠계수를 동정(identification)하여 X축 방향 진동을 제어하는 단계; b) 상기 a) 단계에서의 X축 방향 진동의 출력을 이용하여 상기 질량소자를 정해진 진폭과 진동주파수로 X축과 Y축으로 동시에 진동시키면서 Y축의 공진주파수를 X축의 공진주파수와 일치시키도록 Y축 방향 진동을 제어하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 양축의 운동에너지를 측정하고, 상기 측정된 양축의 운동에너지의 비율을 이용해 자이로스코프 질량소자를 관성좌표계에서 자유직선 진동운동을 시키는 단계; d) 상기 X축과 Y축에서 질량소자의 변위를 측정해 인가된 자세각을 계산하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyroscope that is widely used in small aircrafts, automatic navigation of moving vehicles, camera stabilization devices, attitude control systems, and the like, and in particular, vibration type micro gyroscopes capable of directly measuring attitude angles using conventional structures. It relates to a posture angle direct measurement control method using. According to the present invention, a method for directly controlling a posture angle using a vibration type micro gyroscope may include: a) adjusting the resonance frequency of the X axis and oscillating the mass element of the vibration type gyroscope to the X axis with a predetermined amplitude and vibration frequency, Identifying the coupled frequency and attenuation coefficient of the X-axis to control the vibration in the X-axis direction; b) using the output of the vibration in the X-axis direction in step a) to make the mass element oscillate simultaneously in the X and Y axes at a predetermined amplitude and vibration frequency, while matching the resonance frequency of the Y axis to the resonance frequency of the X axis. Controlling the axial vibration; c) measuring the kinetic energy of both axes in step b) and performing a free linear vibration movement of the gyroscope mass element in the inertial coordinate system using the measured ratio of the kinetic energy of both axes; d) calculating the applied attitude angle by measuring the displacement of the mass element in the X and Y axes; Characterized in that consists of.

자이로스코프, 자세각, 각측정, 항법, 자세제어 Gyroscope, posture angle, angle measurement, navigation, posture control

Description

진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법 {A Method for Controlling a Vibrating Micro Gyroscope to Measure a Attitude Angle in a Direct Manner}{A Method for Controlling a Vibrating Micro Gyroscope to Measure a Attitude Angle in a Direct Manner}

도 1은 종래의 진동형 마이크로 자이로스코프의 구성 예를 보인 개략도.1 is a schematic view showing an example of the configuration of a conventional vibration type micro gyroscope.

도 2는 이상적 진동형 마이크로 자이로스코프의 반응 예를 도시한 그래프.2 is a graph showing an example of the reaction of an ideal vibration type micro gyroscope.

도 3은 실제의 진동형 마이크로 자이로스코프의 반응 예를 도시한 그래프. 3 is a graph showing an example of a reaction of an actual vibration type micro gyroscope.

도 4는 본 발명에 따른 진동형 마이크로 자이로스코프의 제어방법의 구성을 보인 개략도.Figure 4 is a schematic diagram showing the configuration of a control method of a vibration type micro gyroscope according to the present invention.

도 5는 본 발명의 실시에 따른 진동형 마이크로 자이로스코프의 제작오류 보정 예를 도시한 그래프. 5 is a graph illustrating an example of fabrication error correction of a vibration type micro gyroscope according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시에 따른 진동형 마이크로 자이로스코프의 반응 예를 도시한 그래프.Figure 6 is a graph showing an example of the reaction of the vibration type micro gyroscope according to the embodiment of the present invention.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

11: 질량소자 12: 구동 빔11: mass element 12: drive beam

13, 14: X축 전극 15, 16: Y축 전극13, 14: X-axis electrode 15, 16: Y-axis electrode

41: 질량소자 42: 구동 빔41: mass element 42: drive beam

43, 44: X축 전극 45, 46: Y축 전극43, 44: X-axis electrode 45, 46: Y-axis electrode

471: X축 진동제어기471: X axis vibration controller

472: Y축 진동제어기472: Y axis vibration controller

473: 운동에너지 보상기473: Kinetic Energy Compensator

본 발명은 소형 비행체, 이동차량의 자동항법, 카메라의 안정화 장치, 자세 제어시스템 등에 널리 활용되고 있는 진동형 마이크로 자이로스코프에 관한 것으로, 특히 종래의 진동형 레이트(rate) 마이크로 자이로스코프 구조를 이용하여 자세각을 직접 측정할 수 있는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration type micro gyroscope that is widely used in small aircrafts, automatic navigation of moving vehicles, camera stabilization devices, attitude control systems, and the like. Particularly, the present invention relates to an attitude angle using a conventional vibration type rate micro gyroscope structure. The present invention relates to a method for directly controlling a posture angle using a vibrating micro gyroscope capable of measuring directly.

진동형 마이크로 자이로스코프는 고감도ㆍ저가격ㆍ소형화가 가능하여, 종래의 회전형 또는 광학형 자이로스코프가 가지고 있는 단점을 해결하고 있는데, 이는 1개의 선형 질량소자, 2개의 선형 질량소자, 또는 1개의 실린더 및 원형의 질량소자를 전자기력 또는 정전기력을 이용하여 공진시키면서 회전 각속도에 비례하여 질량소자가 공진의 직각 방향으로 변위하는 양이 코리올리스 힘에 비례하는 특성을 측정함으로써 각속도를 계측할 수 있도록 한 것이다.Vibration type micro gyroscopes have high sensitivity, low cost, and small size, and solve the disadvantages of conventional rotary or optical gyroscopes, which include one linear mass element, two linear mass elements, or one cylinder and The angular velocity can be measured by measuring the characteristic that the amount of displacement of the mass element in the direction perpendicular to the resonance in proportion to the rotational angular velocity in proportion to the rotational angular velocity while resonating the circular mass element using electromagnetic or electrostatic force.

도 1에 종래의 진동형 레이트 마이크로 자이로스코프 센서가 예시되어 있다. 질량소자(11)는 구동 빔(12)에 의해 지지되어, 질량소자가 도 1에 정의된 X축 방향으로 진동할 수 있다. 질량소자를 진동시키기 위한 X축 전극(13, 14)과 질량소자의 진동을 검출하기 위한 Y축 전극(15, 16)이 빗살형태로 형성되어 있다. 회전 각속도가 인가되면, 코리올리스 힘에 의하여 질량소자는 도 1에 정의된 Y축 방향으로도 진동하는데, 이 때 질량소자의 전극사이에 형성되는 대향면적이 변화되어 전극사이의 커패시턴스(capacitance)가 변화하게 된다. 커패시턴스의 변화는 인가된 회전 각속도와 비례하므로 이를 측정함으로써 각속도를 계측할 수 있다. 상기와 같은 자이로스코프를 이용한 측정에 있어서, 상기 각속도의 검출에 있어서의 오차를 줄이기 위한 방법으로 특허 제 10-0363783호에서는 온도변화에 따른 각속도의 보상 방법을 제시하고 있으며, 특허 제 10-0415076호에서는 0 전압의 변동에 영향을 받지 않고 디지털화된 신호로서 각속도를 검출하는 방법이 제시되는 등, 다양한 연구가 이루어지고 있다.A conventional vibrating rate micro gyroscope sensor is illustrated in FIG. 1. The mass element 11 is supported by the drive beam 12 so that the mass element can vibrate in the X-axis direction defined in FIG. 1. The X-axis electrodes 13 and 14 for vibrating the mass element and the Y-axis electrodes 15 and 16 for detecting the vibration of the mass element are formed in the shape of a comb. When the rotational angular velocity is applied, the mass element also vibrates in the Y-axis direction defined by the Coriolis force, at which time the opposing area formed between the electrodes of the mass element is changed, so that the capacitance between the electrodes is changed. Will change. Since the change in capacitance is proportional to the applied rotational angular velocity, the angular velocity can be measured by measuring it. In the measurement using the gyroscope as described above, Patent No. 10-0363783 proposes a method for compensating the angular velocity according to a temperature change as a method for reducing the error in the detection of the angular velocity, Patent No. 10-0415076 In this paper, various studies have been conducted, such as a method of detecting an angular velocity as a digitized signal without being affected by a change in zero voltage.

상기와 같은 방법으로 각속도가 정확히 검출될 수 있다면, 각속도는 자세각의 시간에 따른 비율임을 이용하여 이론적으로 각속도를 시간에 따라 적분함으로써 자세각을 구할 수 있겠으나, 여기에는 몇 가지 문제점이 존재한다. 먼저, 상기와 같은 여러 가지 방법을 통하여 각속도를 검출하는 과정에 있어서 상기 각속도의 정확성에 따라 자세각의 정확성이 영향을 받게 된다. 즉, 오류가 내재되어 있는 각속도 검출값만을 이용하여 자세각을 계산함으로써, 각속도의 검출에 따른 오차가 고 스란히 자세각의 오류에 영향을 끼치게 된다. 또한, 적분을 함으로써 각속도의 오더(order) 뿐 아니라 오차의 오더(order)까지 함께 커짐에 따라, 각속도에 있어서는 만족할 만한 오차범위 내의 정확한 값을 얻었다 하더라도 자세각에 있어서도 그럴 수 있음을 보장할 수 없다. 뿐만 아니라, 무엇보다도 공지된 진동형 자이로스코프는 각속도만을 측정할 수 있으며 자세각을 얻기 위해서는 자이로스코프에서 얻어지는 각속도를 적분해야만 한다는 점에서 정확한 자세각을 구하는 데 한계가 있다. 다시 말해서, 각속도를 시간에 대하여 적분함으로써 자세각을 구하는 방법은, 방법상의 한계로부터 적분을 함으로써 발생하는 적분상수에 의한 오차가 발생하는 것을 절대 피할 수 없으며, 이렇게 해서 얻어진 자세각은 시간이 지남에 따라 적분기로 인한 누적오차가 증가하게 된다. 실제로, 3-자유도 자세각 측정 장치인 종래의 AHRS(Attitude and Heading Reference System)는 3축 자이로스코프, 3축 가속도계, 3축 지자기계를 사용해서, 가속도계로 구한 자세각, 지자기계를 통한 방위각, 각속도를 적분해서 얻은 자세각을 적절히 융합하는 방식으로 자세각을 측정하는데, 가속도 운동이 지속되는 경우, 그 시간이 지남에 따라 누적오차가 증가하는 단점이 있다. 특히, 중력 가속도축을 중심으로 한 회전각인 방위각은 가속도계로는 측정이 불가능하므로, 지자기계에 의존해야 하지만, 지자기계는 외부의 전자기장 교란에 매우 취약하다는 문제점이 있다.If the angular velocity can be accurately detected by the above method, the angular velocity can be theoretically obtained by integrating the angular velocity with time by using the angular velocity as a ratio of time with the attitude angle, but there are some problems. . First, in the process of detecting the angular velocity through the various methods as described above, the accuracy of the attitude angle is affected by the accuracy of the angular velocity. That is, by calculating the attitude angle using only the angular velocity detection value in which an error is inherent, the error due to the detection of the angular velocity affects the error of the attitude angle. In addition, as the integration increases not only the order of the angular velocity but also the order of the error, it cannot be guaranteed that even in the attitude angle, even if an accurate value within a satisfactory error range is obtained at the angular velocity. . In addition, the known vibration type gyroscope can measure only the angular velocity, and in order to obtain an attitude angle, there is a limit in obtaining an accurate attitude angle in that it must integrate the angular velocity obtained from the gyroscope. In other words, the method of calculating the attitude angle by integrating the angular velocity with time can never avoid the error caused by the integral constant generated by the integration from the method limit, and the attitude angle thus obtained is obtained over time. Therefore, cumulative error due to integrator increases. Indeed, the conventional AHRS (Attitude and Heading Reference System), which is a three degree of freedom attitude measuring device, uses a three-axis gyroscope, a three-axis accelerometer, and a three-axis geomagnetic machine, an attitude angle obtained with an accelerometer, and an azimuth angle through the geomagnetic machine. The attitude angle is measured by integrating the attitude angle obtained by integrating the angular velocity. However, if the acceleration motion is continued, the cumulative error increases over time. In particular, the azimuth angle, which is the rotation angle around the gravitational acceleration axis, cannot be measured by the accelerometer. However, the azimuth machine must be dependent on the geomagnetism machine.

따라서 외부의 교란 신호에 강한 특성을 보이고 누적오차가 발생하지 않으면서 정확한 자세각을 측정할 수 있는 자세각 측정방법 또는 장치에 대한 요구가 꾸준히 있어 왔다는 것은 주지의 사실이다.Therefore, it is well known that there has been a continuous demand for a posture measuring method or device that exhibits strong characteristics to external disturbance signals and can measure accurate posture angles without accumulating errors.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 진동형 마이크로 자이로스코프를 그대로 이용하되 자세각을 직접 측정할 수 있는 제어방법을 제공함에 있다. 상기와 같은 목적을 위한 진동형 마이크로 자이로스코프의 제어방법은 종래와 같이 각속도를 검출하는 제어방법과는 매우 상이한 방식이 요구되는데, 보다 상세하게는 가상적인 관성좌표계 내에서 진동형 마이크로 자이로스코프 질량소자를 안정적인 직선 진동운동을 구현시키도록 제어함으로써 실제의 자이로스코프에 내재되어 있는 제작오류를 제거하고 이상적인 자이로스코프와 같이 동작하도록 하는 제어방법을 제공함에 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a control method that can directly measure the attitude angle while using a conventional vibration type micro gyroscope as it is. The control method of the vibrating micro gyroscope for the above purpose is required to be very different from the control method for detecting the angular velocity as in the prior art, and more specifically, to stabilize the vibrating micro gyroscope mass element in a virtual inertial coordinate system. The present invention provides a control method that eliminates manufacturing errors inherent in a real gyroscope by controlling to realize a linear vibration motion and operates like an ideal gyroscope.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법은, a) 진동형 자이로스코프의 질량소자를 설계 시 정해진 진폭과 진동주파수로 X축으로 진동시키면서 X축의 공진주파수를 조정하고 X축과 Y축과의 커플드(coupled)된 주파수와 감쇠계수를 동정(identification)하여 X축 방향 진동을 제어하는 단계; b) 상기 a) 단계에서의 X축 방향 진동의 출력을 이용하여 상기 질량소자를 설계 시 정해진 진폭과 진동주파수로 X축과 Y축으로 동시에 진동시키면서 Y축의 공진주파수를 X축의 공진주파수와 일 치시키도록 Y축 방향 진동을 제어하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 양축의 운동에너지를 측정하고, 상기 측정된 양축의 운동에너지의 비율을 이용해 자이로스코프 질량소자를 관성좌표계에서 자유직선 진동운동을 시키는 단계; d) 상기 X축과 Y축에서 질량소자의 변위를 측정해 인가된 자세각을 계산하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the method of directly controlling the posture angle using the vibration type micro gyroscope of the present invention includes: a) oscillating the X axis with the amplitude and vibration frequency determined by designing the mass element of the vibration type gyroscope. Controlling the vibration in the X-axis direction by adjusting the resonance frequency and identifying the coupled frequency and the damping coefficient between the X-axis and the Y-axis; b) By using the output of the vibration in the X-axis in the step a), the resonant frequency of the Y-axis coincides with the resonant frequency of the X-axis while simultaneously vibrating the X- and Y-axes at the same amplitude and vibration frequency when designing the mass element. Controlling the Y-axis vibration to cause; c) measuring the kinetic energy of both axes in step b) and performing a free linear vibration movement of the gyroscope mass element in the inertial coordinate system using the measured ratio of the kinetic energy of both axes; d) calculating the applied attitude angle by measuring the displacement of the mass element in the X and Y axes; Characterized in that consists of.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the attitude angle direct measurement control method using the vibration type micro gyroscope according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 진동형 자이로스코프의 개략적인 구조를 도시한 것이다. 이상적인 진동형 자이로스코프의 모델은 하기 수학식으로 표현할 수 있다.1 shows a schematic structure of a vibratory gyroscope. The ideal vibration type gyroscope model can be expressed by the following equation.

Figure 112005067674054-PAT00001
Figure 112005067674054-PAT00001

여기서

Figure 112005067674054-PAT00002
는 인가된 각속도,
Figure 112005067674054-PAT00003
는 진동주파수,
Figure 112005067674054-PAT00004
는 도 1에 도시된 X축과 Y축 상에서의 질량소자의 변위이다. 즉, 이상적인 진동형 각측정 자이로스코프는 모든 방향에서 진동주파수가 균일 (isotropic)해야 하고 감쇠 없는 자유진동을 해야 한다. 이 때, 인가된 각속도
Figure 112005067674054-PAT00005
는 관성좌표계상에서는 질량소자의 진동방향에 영향을 미치지 못하지만, 자이로스코프 좌표계(도 1에 도시된 X축과 Y축)상에서 진 동에너지의 이동을 유발하므로, 도 2에 도시된 바와 같이 질량소자의 진동 직선이 회전하게 되며, 이 때 회전각은 질량소자의 변위를 측정해서 계산할 수 있다.here
Figure 112005067674054-PAT00002
Is the applied angular velocity,
Figure 112005067674054-PAT00003
Is the vibration frequency,
Figure 112005067674054-PAT00004
Is the displacement of the mass element on the X and Y axes shown in FIG. In other words, an ideal vibratory angular gyroscope should have an isotropic vibration frequency in all directions and free vibration without attenuation. At this time, the applied angular velocity
Figure 112005067674054-PAT00005
Does not affect the vibration direction of the mass element on the inertial coordinate system, but causes vibration energy movement on the gyroscope coordinate system (X and Y axes shown in FIG. 1). The oscillating straight line rotates, and the rotation angle can be calculated by measuring the displacement of the mass element.

실제 자이로스코프는 제작과정에서의 오류, 즉 재료의 비균질성 및 온도변화에 따른 기계적 특성의 변화에 기인한 예기치 않은 힘이 발생하게 되거나, 진동이 발생하는 각각의 방향에 대하여 고유 진동수를 일치시켜야 하지만 이 조건을 만족할 만큼의 소정의 가공 오차 내에서 가공한다는 것이 매우 어렵다는 점이나, 그 설계 구조상 자이로스코프의 감도를 상승시키면 선형성이 불량해지는 등의 제작과정에 따른 오류의 영향이 항상 존재한다. 이 제작오류는 자이로스코프의 구조와 가진 메커니즘에서의 비대칭성으로 나타나 자이로스코프 운동에 부정적 영향을 미치게 된다. 따라서 실제 자이로스코프의 운동 방정식은 하기 수학식과 같이 모델링 된다. In practice, gyroscopes must match natural frequencies for each direction in which an unexpected force or oscillation occurs due to errors in the manufacturing process, that is, due to material inhomogeneities and changes in mechanical properties due to temperature changes. Although it is very difficult to process within a predetermined machining error that satisfies the conditions, the design structure always increases the sensitivity of the gyroscope, and there is always the effect of errors due to manufacturing processes such as poor linearity. This manufacturing error appears as an asymmetry in the gyroscope's structure and mechanism, which negatively affects the gyroscope movement. Therefore, the motion equation of the actual gyroscope is modeled as in the following equation.

Figure 112005067674054-PAT00006
Figure 112005067674054-PAT00006

여기서,

Figure 112005067674054-PAT00007
는 각각 X축ㆍY축 방향으로의 공진주파수,
Figure 112005067674054-PAT00008
는 각각 X축ㆍY축 방향으로의 감쇠(damping)계수,
Figure 112005067674054-PAT00009
는 X-Y축 사이의 커플드(coupled) 된 주파수 및 감쇠(damping)계수,
Figure 112005067674054-PAT00010
는 각각 X축ㆍY축 방향으로의 축 제어입력이다. 도 3은 제작오류가 있는 자이로스코프의 반응 예를 도시한 그래프이다. 상기의 식으로부터, 상술한 바와 같은 제작오류들은 각 방향에 대한 감쇠계수들 및 커플드(coupled)된 주파수ㆍ감쇠계수들로 나타남을 알 수 있다.here,
Figure 112005067674054-PAT00007
Is the resonant frequency in the X-axis and Y-axis directions, respectively.
Figure 112005067674054-PAT00008
Are damping coefficients in the X- and Y-axis directions, respectively.
Figure 112005067674054-PAT00009
Is the coupled frequency and damping coefficient between the XY axes,
Figure 112005067674054-PAT00010
Are axis control inputs in the X-axis and Y-axis directions, respectively. 3 is a graph showing an example of a reaction of a gyroscope having a manufacturing error. From the above equation, it can be seen that the fabrication errors as described above are represented by attenuation coefficients and coupled frequency and attenuation coefficients in each direction.

상기 도 3의 그래프로 알 수 있듯이, 실제의 자이로스코프에서의 반응은 상술한 바와 같은 제작오류에 의하여 이상적인 자이로스코프에서의 반응과 매우 다르게 나타나기 때문에, 실제의 자이로스코프에서 직접 회전각을 계산한다는 것은 매우 어려운 일이다. 따라서 종래에는 상대적으로 검출하기 용이한 각속도를 측정하고 이를 시간에 대하여 적분함으로써 자세각을 계산하였으나, 전술한 바와 같이 이러한 방식으로는 적분에 따른 시간적 누적오차를 피할 수 없다.As can be seen from the graph of FIG. 3, since the response in the actual gyroscope is very different from the response in the ideal gyroscope due to the manufacturing error described above, it is necessary to calculate the rotation angle directly in the actual gyroscope. It is very difficult. Therefore, in the related art, the attitude angle was calculated by measuring the angular velocity which is relatively easy to detect and integrating it with time, but as described above, the temporal cumulative error due to the integration cannot be avoided.

자이로스코프가 상기의 이상적 자이로스코프와 같은 응답을 보인다면 자세각을 직접 측정할 수 있으므로 실제의 자이로스코프에서 제작오류를 제거한다면 소기의 목적을 달성할 수 있겠으나, 실제로 제작오류를 원천적으로 제거한다는 것은 절대로 불가능한 일이기 때문에, 이 제작오류로 인하여 발생하는 영향을 제거하거나 최소화할 수 있는 방안을 마련해야 한다. 따라서 본 발명에 의한 진동형 자이로스코프 제어방법은 제작오류가 있는 실제의 자이로스코프를 관성좌표계상에서 질량소자의 자유직선 진동운동을 실현할 수 있도록 이상적 자이로스코프로 만들고자 하는 데 그 목적을 두고 있다.If the gyroscope shows the same response as the ideal gyroscope, the attitude angle can be measured directly. Therefore, eliminating the manufacturing error in the actual gyroscope can achieve the desired purpose, but actually eliminates the manufacturing error. Since this is absolutely impossible, there must be a way to eliminate or minimize the impact of this manufacturing error. Therefore, the vibration type gyroscope control method according to the present invention aims to make an ideal gyroscope capable of realizing a free gyroscope motion of a mass element on an inertial coordinate system.

도 4에 도시된 X축 진동제어기(471)는 자이로스코프의 질량소자(41)를 설계 시 정한 진폭과 진동주파수로 상기 도 4의 X축으로 진동시키면서 X축의 공진주파수를 설계 시 정한 진동주파수와 일치하도록 보상하고, Y축으로의 변위를 측정하여 X축과 Y축과의 커플드(coupled)된 주파수와 감쇠계수를 동정(identification)한다. X축 진동제어기(471)는 질량소자(41)의 진폭을 설계 시 정한 진폭과 일치시키는 진폭제어기, 설계 시 정한 진동주파수와 공진주파수를 일치시키는 주파수제어기, X축과 Y축과의 커플드(coupled)된 주파수와 감쇠계수를 보상하는 커플링 보상기로 이루어진다. 하기의 수학식은 X축 진동제어기(471)중 진폭제어기의 실시예이다.The X-axis vibration controller 471 shown in FIG. 4 is a vibration frequency determined by designing the resonance frequency of the X-axis while vibrating the X-axis of FIG. 4 with the amplitude and vibration frequency determined when designing the mass element 41 of the gyroscope. Compensation is made to match and the displacement on the Y axis is measured to identify the coupled frequency and damping coefficient between the X and Y axes. The X-axis vibration controller 471 is an amplitude controller that matches the amplitude of the mass element 41 with the amplitude determined during design, a frequency controller that matches the vibration frequency and the resonant frequency determined during the design, and the coupling between the X-axis and the Y-axis ( It consists of a coupling compensator that compensates for the coupled frequency and the attenuation coefficient. The following equation is an embodiment of the amplitude controller of the X-axis vibration controller 471.

Figure 112005067674054-PAT00011
Figure 112005067674054-PAT00011

Figure 112005067674054-PAT00012
Figure 112005067674054-PAT00012

Figure 112005067674054-PAT00013
Figure 112005067674054-PAT00013

여기서 는 비례적분제어기의 상수이며,

Figure 112005067674054-PAT00015
는 설계 시 정한 진동주파수이고,
Figure 112005067674054-PAT00016
는 저주파통과필터(Low Pass Filter)이며,
Figure 112005067674054-PAT00017
는 질량소자의 X축과 Y축으로의 속도이고,
Figure 112005067674054-PAT00018
는 설계 시 정한 진폭을 만족하는 운동에너지이며,
Figure 112005067674054-PAT00019
는 진폭제어기의 출력이다. 비례적분제어기를 사용함으로써 정상상태오차(steady state error)를 제거하고 빠른 응답특성을 보이도록 할 수 있으며, 저주파통과필터(Low Pass Filter)를 사용함으로써 설계 입력 신호 등에 비하여 지나치게 고주파수를 갖는 특성의 신호(이런 신호는 대부분 잡음(noise)일 경우가 많다)를 제거할 수 있다.here Is the constant of the proportional integral controller,
Figure 112005067674054-PAT00015
Is the vibration frequency determined at design time,
Figure 112005067674054-PAT00016
Is a low pass filter,
Figure 112005067674054-PAT00017
Is the velocity along the X and Y axes of the mass element,
Figure 112005067674054-PAT00018
Is the kinetic energy that satisfies the amplitude determined at design time.
Figure 112005067674054-PAT00019
Is the output of the amplitude controller. By using the proportional integral controller, it is possible to eliminate the steady state error and to show the fast response characteristics, and by using the low pass filter, the signal having the characteristic that has too high frequency compared to the design input signal (Most of these signals are often noise).

하기의 수학식은 X축 진동제어기(471)중 주파수제어기의 실시예이다.The following equation is an embodiment of the frequency controller of the X-axis vibration controller 471.

Figure 112005067674054-PAT00020
Figure 112005067674054-PAT00020

여기서

Figure 112005067674054-PAT00021
는 적분제어기의 상수이며,
Figure 112005067674054-PAT00022
는 부호를 표시하며
Figure 112005067674054-PAT00023
은 주파수제어기의 출력이다.here
Figure 112005067674054-PAT00021
Is the constant of the integral controller,
Figure 112005067674054-PAT00022
Indicates a sign
Figure 112005067674054-PAT00023
Is the output of the frequency controller.

하기의 수학식은 X축 진동제어기(471)중 커플링보상기의 실시예이다.The following equation is an embodiment of the coupling compensator of the X-axis vibration controller 471.

Figure 112005067674054-PAT00024
Figure 112005067674054-PAT00024

Figure 112005067674054-PAT00025
Figure 112005067674054-PAT00025

여기서

Figure 112005067674054-PAT00026
은 비례적분제어기의 상수이며,
Figure 112005067674054-PAT00027
는 커플링보상기의 출력이다.here
Figure 112005067674054-PAT00026
Is the constant of the proportional integral controller,
Figure 112005067674054-PAT00027
Is the output of the coupling compensator.

상기 수학식 3, 4, 5로 표현되는 X축 진동제어기(471)의 출력은 하기 수학식으로 주어진다.The output of the X-axis vibration controller 471 represented by Equations 3, 4 and 5 is given by the following equation.

Figure 112005067674054-PAT00028
Figure 112005067674054-PAT00028

상기 식에서 알 수 있듯이, X축 진동제어기(471)에서의 출력(

Figure 112005067674054-PAT00029
)은, X축 방향으로는 각각의 진폭제어기 출력(
Figure 112005067674054-PAT00030
)ㆍ주파수제어기 출력(
Figure 112005067674054-PAT00031
)ㆍ커플링보상기 X축 방향 출력(
Figure 112005067674054-PAT00032
)들의 총합으로 나타나며, Y축 방향으로는 상기 커플링보상기에서의 Y축 방향 출력(
Figure 112005067674054-PAT00033
)으로 나타난다.As can be seen from the above equation, the output from the X-axis vibration controller 471
Figure 112005067674054-PAT00029
) Is the amplitude controller output (
Figure 112005067674054-PAT00030
Frequency controller output
Figure 112005067674054-PAT00031
Coupling Compensator X-axis Output
Figure 112005067674054-PAT00032
), And the Y-axis output of the coupling compensator in the Y-axis direction
Figure 112005067674054-PAT00033
Appears.

일정시간 경과 후, X축 진동제어기(471)와 더불어 Y축 진동제어기(472)는 자 이로스코프의 질량소자(41)를 설계 시 정한 진폭과 진동주파수로 상기 도 4의 Y축 방향으로 진동시키면서 Y축의 공진주파수를 설계 시 정한 진동주파수와 일치하도록 보상한다. 이 때, 하기 수학식과 같이 X축 진동제어기(471)와 유사한 실시예를 적용할 수 있다.After a certain time, the X-axis vibration controller 471 and the Y-axis vibration controller 472 vibrate the mass element 41 of the gyroscope in the Y-axis direction of FIG. 4 with the amplitude and vibration frequency determined at design time. Compensate the resonance frequency of the Y axis to match the vibration frequency determined at design time. At this time, an embodiment similar to the X-axis vibration controller 471 can be applied as shown in the following equation.

Figure 112005067674054-PAT00034
Figure 112005067674054-PAT00034

Figure 112005067674054-PAT00035
Figure 112005067674054-PAT00035

Figure 112005067674054-PAT00036
Figure 112005067674054-PAT00036

수학식 7과 상기의 수학식 3, 4 사이에는 상당한 유사성이 존재하는데, 즉 본 실시예에서는 Y축 진동제어기(472) 내부에 X축 진동제어기(471) 내부에서의 진폭제어기 및 주파수제어기와 같은 형태의 제어기들이 구비되어 있다고 생각할 수 있다. 상기 수학식으로 표현되는 Y축 진동제어기(472)의 출력은 하기 수학식으로 주어진다.There is a considerable similarity between Equation 7 and Equations 3 and 4, that is, in this embodiment, such as amplitude controller and frequency controller in X axis vibration controller 471 inside Y axis vibration controller 472. It can be considered that the controllers of the type are provided. The output of the Y-axis vibration controller 472 represented by the above equation is given by the following equation.

Figure 112005067674054-PAT00037
Figure 112005067674054-PAT00037

운동에너지보상기(473)는 질량소자의 변위와 속도를 측정해 X축과 Y축의 운동에너지의 비율(ratio)을 계산한다. 상기 운동에너지 비율은 Y축 진동제어기(472)로 피드백 되어 Y축 진동제어기(472) 중 진폭제어기의 출력에 곱해진다. Y축 진동제어기(472) 중 진폭제어기 출력의 보정 이유는 X축과 Y축의 감쇠계수의 차이로 인한 영향을 보상하면서, 질량소자(41)의 총 운동에너지를 일정 수준으로 유지시키기 위해서이다. 하기의 수학식은 운동에너지보상기(473)의 실시예이다. The kinetic energy compensator 473 calculates the ratio of the kinetic energy of the X and Y axes by measuring the displacement and the speed of the mass element. The kinetic energy ratio is fed back to the Y-axis vibration controller 472 and multiplied by the output of the amplitude controller of the Y-axis vibration controller 472. The reason for the correction of the amplitude controller output in the Y-axis vibration controller 472 is to maintain the total kinetic energy of the mass element 41 at a constant level while compensating for the effect due to the difference between the damping coefficients of the X-axis and the Y-axis. The following equation is an embodiment of the kinetic energy compensator 473.

Figure 112005067674054-PAT00038
Figure 112005067674054-PAT00038

여기서

Figure 112005067674054-PAT00039
는 운동에너지 비율이다.here
Figure 112005067674054-PAT00039
Is the kinetic energy ratio.

상기 단계에 이르면, 제작과정에서 기인한 오류가 보상되어져 질량소자(41)는 이상적인 진동형 각측정 자이로스코프와 같이 모든 방향에서 진동주파수가 균일하고 감쇠가 없는 자유진동을 하게 된다. 도 5는 본 발명의 실시에 따른 제작오류를 보정한 예를 도시한 그래프이다. 도 5의 그래프에서, 이상적인 자이로스코프처럼 동작하도록 하기 위하여 제거해야만 하는 제작오류, 즉 감쇠계수 및 모드(mode, 즉 커플드된 주파수 및 감쇠계수에 관련한 제작오류에 관련함)에 관련된 오류들이 모두 정상 상태(steady state)에서 0으로 수렴하는 경향을 명확히 보여 주고 있다. 따라서 본 발명에서의 목적인, 제작오류가 내재된 실제의 자이로스코프에서 제작오류에 관련된 신호를 제거하여 이상적인 자이로스코프에 가까운 운동 형태를 보일 수 있도록 제어하려는 목적에 완전히 부합한다.At this stage, errors due to the fabrication process are compensated for, so that the mass element 41 is freely oscillated with a uniform vibration frequency and no attenuation in all directions, such as an ideal vibratory angular gyroscope. 5 is a graph illustrating an example of correcting manufacturing error according to an embodiment of the present invention. In the graph of Figure 5, all of the manufacturing errors that must be eliminated in order to behave like an ideal gyroscope, i.e. errors related to attenuation coefficients and modes (relative to manufacturing errors relating to coupled frequency and damping coefficients) are all normal. It clearly shows the tendency to converge to zero in a steady state. Therefore, the object of the present invention, the actual gyroscope inherent in manufacturing error is eliminated the signal related to the manufacturing error is completely in line with the purpose of controlling to show the movement form close to the ideal gyroscope.

각속도가 인가되었을 때, 질량소자는 가상적인 관성좌표계 내에서 여전히 안정적인 직선 진동운동을 하지만, 자이로스코프 축 상에서는 질량소자의 진동축이 세차운동을 하기 때문에 회전하게 된다. 이 때의 회전각은 도 4의 X축과 Y축에서 질량소자의 변위를 측정해 계산하며, 이 회전각은 인가된 자세각과 같다. 하기의 수학식은 도 4에 나타난 자세각계산기(474)의 실시예이다. When the angular velocity is applied, the mass element still has a stable linear vibration movement in the virtual inertial coordinate system, but on the gyroscope axis, the mass axis rotates because the vibration axis of the mass element is precessed. At this time, the rotation angle is calculated by measuring the displacement of the mass element in the X-axis and Y-axis of FIG. 4, and this rotation angle is equal to the applied attitude angle. The following equation is an embodiment of the attitude calculator 474 shown in FIG.

Figure 112005067674054-PAT00040
Figure 112005067674054-PAT00040

여기서

Figure 112005067674054-PAT00041
는 자세각이며, 는 회전각의 초기값이다.here
Figure 112005067674054-PAT00041
Is the attitude angle, Is the initial value of the rotation angle.

도 6은 본 발명의 실시에 따른 진동형 각측정 마이크로 자이로스코프의 반응 예를 도시한 그래프이다. 도 6의 그래프는 도 2의 이상적인 자이로스코프의 반응 그래프와 매우 유사한 형태를 보이고 있으며, 자세각을 직접 측정할 수 있을 만큼 명확한 형태의 응답을 보여주고 있다. 즉 도 6의 그래프는 본 발명에 의한 제어방법으로써 실제의 자이로스코프를 제어함으로써 이상적인 자이로스코프처럼 동작하게 하여, 실제의 자이로스코프로도 그 출력값만을 이용하여 정확한 자세각을 용이하게 측정할 수 있음을 실험적으로도 명확히 보여준다.6 is a graph showing an example of the reaction of the vibratory angular micro-gyroscope according to the embodiment of the present invention. The graph of FIG. 6 shows a form very similar to the response graph of the ideal gyroscope of FIG. 2, and shows a clear form of response so that the attitude angle can be directly measured. In other words, the graph of FIG. 6 controls the actual gyroscope to operate like an ideal gyroscope by the control method according to the present invention, so that the actual gyroscope can easily measure the correct posture angle using only the output value. It is also clearly shown experimentally.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 그 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is not limited to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications are possible.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 진동형 마이크로 자이로스코프의 구조를 그대로 사용하면서도, 종래와 같이 각속도를 검출하고 이를 적분하여 자세각을 구하지 않고 직접 측정할 수 있는 효과가 있다. 상기와 같이 적분 과정 없이 자세각을 직접 측정함으로써 적분 과정에 따르는 오차가 제거되며, 그에 따라 오차의 누적속도가 1 order 작아지게 되어 초소형 항법시스템의 정확도의 향상을 기대할 수 있어, 종래의 AHRS(Attitude and Heading Reference System)을 대체할 수 있으며 다양한 초소형 항법시스템 응용시장에 적용가능하다. 뿐만 아니라, 자세각을 측정하기 위하여 새로운 장치를 도입할 필요 없이, 종래의 진동형 마이크로 자이로스코프의 구조를 그대로 이용하되 제어방법만을 다르게 하여 자세각을 측정할 수 있도록 함으로써, 기존의 시스템에 상기의 제어방법을 도입함에 있어서 비용 절감 및 우수한 호환성을 보일 수 있다는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, while using the structure of the conventional vibration type micro gyroscope as it is, there is an effect that can be directly measured without obtaining the attitude angle by detecting the angular velocity and integrating it as in the prior art. By measuring the posture angle directly without the integration process as described above, the error due to the integration process is eliminated, and thus the cumulative speed of the error is reduced by one order, so that the accuracy of the micro navigation system can be expected to be improved, and thus the conventional AHRS (Attitude) and Heading Reference System) and can be applied to various micro navigation system application market. In addition, it is possible to use the structure of the conventional vibrating micro gyroscope as it is, without having to introduce a new device to measure the attitude angle, and to measure the attitude angle by using only the control method. The introduction of the method has the effect of reducing costs and showing excellent compatibility.

Claims (10)

a) 진동형 자이로스코프의 질량소자를 설계 시 정해진 진폭과 진동주파수로 X축으로 진동시키면서 X축의 공진주파수를 조정하고 X축과 Y축과의 커플드(coupled)된 주파수와 감쇠계수를 동정(identification)하여 X축 방향 진동을 제어하는 단계;a) Adjust the resonant frequency of the X axis and identify the coupled frequency and the damping coefficient of the X axis and the Y axis while vibrating the X axis with the specified amplitude and vibration frequency when designing the mass element of the vibration type gyroscope. Controlling the vibration in the X-axis direction; b) 상기 a) 단계에서의 X축 방향 진동의 출력을 이용하여 상기 질량소자를 설계 시 정해진 진폭과 진동주파수로 X축과 Y축으로 동시에 진동시키면서 Y축의 공진주파수를 X축의 공진주파수와 일치시키도록 Y축 방향 진동을 제어하는 단계;b) By using the output of the vibration in the X-axis in the step a), the resonance frequency of the Y-axis coincides with the resonance frequency of the X-axis while simultaneously oscillating in the X-axis and the Y-axis at the same amplitude and vibration frequency when the mass element is designed. Controlling the vibration in the Y-axis direction so that; c) 상기 b) 단계에서 양축의 운동에너지를 측정하고, 상기 측정된 양축의 운동에너지의 비율을 이용해 자이로스코프 질량소자를 관성좌표계에서 자유직선 진동운동을 시키는 단계;c) measuring the kinetic energy of both axes in step b) and performing a free linear vibration movement of the gyroscope mass element in the inertial coordinate system using the measured ratio of the kinetic energy of both axes; d) 상기 X축과 Y축에서 질량소자의 변위를 측정해 인가된 자세각을 계산하는 단계;d) calculating the applied attitude angle by measuring the displacement of the mass element in the X and Y axes; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법.Direct attitude control measurement method using a vibration type micro gyroscope, characterized in that consisting of. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 a) 단계에서의 X축 방향 진동제어방법은, X축 방향 진폭제어ㆍX축 방향 주파수제어ㆍX축-Y축 사이의 커플드(coupled)된 주파수 및 감쇠계수 동정(identification)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법.The X-axis vibration control method in the step a) includes the identification of the coupled frequency and attenuation coefficient between the X-axis amplitude control, the X-axis frequency control, and the X-Y axis. Direct attitude control measurement method using a vibration type micro gyroscope, characterized in that made. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 질량소자 X축 방향 진폭을 하기의 수학식에 의해 연산하여 제어하는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법.And directing and controlling the attitude angle measurement using the vibration type micro gyroscope according to the following equation.
Figure 112005067674054-PAT00043
Figure 112005067674054-PAT00043
Figure 112005067674054-PAT00044
Figure 112005067674054-PAT00044
Figure 112005067674054-PAT00045
Figure 112005067674054-PAT00045
 (
Figure 112005067674054-PAT00046
: 비례적분제어기의 상수,
Figure 112005067674054-PAT00047
: 설계 시 정한 진동주파수,
Figure 112005067674054-PAT00048
: 저주파통과필터(Low Pass Filter) 변환식,
Figure 112005067674054-PAT00049
: 질량소자의 X축 및 Y축 방향 변위,
Figure 112005067674054-PAT00050
: 질량소자의 X축과 Y축으로의 속도,
Figure 112005067674054-PAT00051
: 설계 시 정한 진폭을 만족하는 운동에너지,
Figure 112005067674054-PAT00052
: 진폭제어기의 출력)(
Figure 112005067674054-PAT00046
Is the constant of the proportional integral controller,
Figure 112005067674054-PAT00047
: Vibration frequency determined by design,
Figure 112005067674054-PAT00048
: Low pass filter conversion formula,
Figure 112005067674054-PAT00049
= Displacement of X- and Y-axis mass elements,
Figure 112005067674054-PAT00050
Is the velocity along the X and Y axes of the mass element,
Figure 112005067674054-PAT00051
: Kinetic energy that satisfies the amplitude
Figure 112005067674054-PAT00052
: Output of amplitude controller) 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 질량소자 X축 방향 주파수를 하기의 수학식에 의해 연산하여 제어하는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법.A method of directly controlling a posture angle using a vibration type micro gyroscope, wherein the mass element X-axis frequency is calculated and controlled by the following equation.
Figure 112005067674054-PAT00053
Figure 112005067674054-PAT00053
 (
Figure 112005067674054-PAT00054
: 적분제어기의 상수,
Figure 112005067674054-PAT00055
: 부호표시함수,
Figure 112005067674054-PAT00056
: 주파수제어기의 출력.)(
Figure 112005067674054-PAT00054
Is the constant of the integral controller,
Figure 112005067674054-PAT00055
: Sign display function,
Figure 112005067674054-PAT00056
: Output of frequency controller.) 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 질량소자 X축-Y축 사이의 커플드(coupled)된 주파수 및 감쇠계수 동정(identification)을 하기의 수학식에 의해 연산하여 제어하는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법.Azimuth direct measurement control using a vibration type micro gyroscope, characterized in that the coupled frequency and attenuation coefficient identification between the mass element X axis and Y axis is calculated and controlled by the following equation. Way.
Figure 112005067674054-PAT00057
Figure 112005067674054-PAT00057
Figure 112005067674054-PAT00058
Figure 112005067674054-PAT00058
 (
Figure 112005067674054-PAT00059
: 비례적분제어기의 상수,
Figure 112005067674054-PAT00060
: 커플링보상기의 출력.)(
Figure 112005067674054-PAT00059
Is the constant of the proportional integral controller,
Figure 112005067674054-PAT00060
: Output of coupling compensator.) 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 b) 단계에서의 Y축 방향 진동제어방법은, Y축 방향 진폭제어ㆍY축 방향 주파수제어를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법.And the Y-axis direction vibration control method in the step b) includes Y-axis amplitude control and Y-axis direction frequency control. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 질량소자 Y축 방향 진폭을 하기의 수학식에 의해 연산하여 제어하는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법.And directing and controlling the attitude angle measurement using the vibration type micro gyroscope, wherein the mass element Y-axis amplitude is calculated and controlled by the following equation.
Figure 112005067674054-PAT00061
Figure 112005067674054-PAT00061
Figure 112005067674054-PAT00062
Figure 112005067674054-PAT00062
Figure 112005067674054-PAT00063
Figure 112005067674054-PAT00063
 (
Figure 112005067674054-PAT00064
: 비례적분제어기의 상수,
Figure 112005067674054-PAT00065
: 설계 시 정한 진동주파수,
Figure 112005067674054-PAT00066
: 저주파통과필터(Low Pass Filter) 변환식,
Figure 112005067674054-PAT00067
: 질량소자의 X축 및 Y축 방향 변위,
Figure 112005067674054-PAT00068
: 질량소자의 X축과 Y축으로의 속도,
Figure 112005067674054-PAT00069
: 설계 시 정한 진폭을 만족하는 운 동에너지,
Figure 112005067674054-PAT00070
: 진폭제어기의 출력)(
Figure 112005067674054-PAT00064
Is the constant of the proportional integral controller,
Figure 112005067674054-PAT00065
: Vibration frequency determined by design,
Figure 112005067674054-PAT00066
: Low pass filter conversion formula,
Figure 112005067674054-PAT00067
= Displacement of X- and Y-axis mass elements,
Figure 112005067674054-PAT00068
Is the velocity along the X and Y axes of the mass element,
Figure 112005067674054-PAT00069
: Operating energy that satisfies the amplitude determined at the time of design,
Figure 112005067674054-PAT00070
: Output of amplitude controller) 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 질량소자 Y축 방향 주파수를 하기의 수학식에 의해 연산하여 제어하는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법.And directing and controlling the attitude angle of the mass element according to the following equation.
Figure 112005067674054-PAT00071
Figure 112005067674054-PAT00071
 (
Figure 112005067674054-PAT00072
: 적분제어기의 상수,
Figure 112005067674054-PAT00073
: 부호표시함수,
Figure 112005067674054-PAT00074
: 주파수제어기의 출력.)(
Figure 112005067674054-PAT00072
Is the constant of the integral controller,
Figure 112005067674054-PAT00073
: Sign display function,
Figure 112005067674054-PAT00074
: Output of frequency controller.) 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 c) 단계에서 상기 질량소자를 관성좌표계에서 자유직선 진동운동시킴에 있어, 하기의 수학식에 의해 연산되는 에너지비율을 Y축 진동제어기로 피드백시켜 상기 Y축 진동제어기 내부요소 중 진폭제어기 출력에 곱하는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법.In the step c), in the linear motion of the mass element in the inertial coordinate system, the energy ratio calculated by the following equation is fed back to the Y axis vibration controller to output the amplitude controller of the internal elements of the Y axis vibration controller. Direct posture angle measurement control method using a vibrating micro gyroscope, characterized in that the multiplication.
Figure 112005067674054-PAT00075
Figure 112005067674054-PAT00075
 (
Figure 112005067674054-PAT00076
: 운동에너지 비율.)(
Figure 112005067674054-PAT00076
: Kinetic energy ratio.) 제 1항 또는 제 9항에 있어서,The method according to claim 1 or 9, 상기 d) 단계에서의 자세각 측정은 하기의 수학식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 진동형 마이크로 자이로스코프를 이용한 자세각 직접측정 제어방법.The attitude angle measurement in step d) is a posture angle direct measurement control method using a vibration type micro gyroscope, characterized in that calculated by the following equation.
Figure 112005067674054-PAT00077
Figure 112005067674054-PAT00077
 (
Figure 112005067674054-PAT00078
: 자세각,
Figure 112005067674054-PAT00079
: 회전각의 초기값.)(
Figure 112005067674054-PAT00078
: Posture,
Figure 112005067674054-PAT00079
: Initial value of rotation angle.)
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