RU2347191C1

RU2347191C1 - Method of fine tuning of resonant frequency of suspension of mobile mass of micromechanical gyroscope on axes of secondary oscillations and micromechanical gyroscope

Info

Publication number: RU2347191C1
Application number: RU2007142477/28A
Authority: RU
Inventors: Яков Анатольевич Некрасов (RU); Яков Анатольевич Некрасов
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2009-02-20

Abstract

FIELD: physics; measuring.

SUBSTANCE: invention concerns to micromechanics field, in particular to micromechanical gyroscopes (MMG) of vibrating type. Determine dependence between quantities of a target signal in MMG and quantity of a voltage between the mobile mass and electrodes of the channel of secondary oscillations using settlement or observational methods at which quantity of the subzero rigidity remains invariable and will converse a target signal of a micromechanical gyroscope to driving voltage U_y between the mobile mass and at least one of electrodes of the channel of secondary oscillations according to certain dependence in which quality it is possible to use quadratic dependence in case of the MMG the unlocked type or dependence of

(k-constant coefficient) in case of MMG compensatory type. In the MMG for this purpose between an output of the transformer capacity-pressure in the channel of secondary oscillations and an inlet of guidance of a radiant of the voltage joined at least with one of electrodes of the channel of secondary oscillations the block of non-linear transformation of a voltage is entered. Accuracy increase is reached by use of neutralisation of change of a resonant hanger frequency for the account of evaluation of perturbation operating on resonant suspension at change of measured angular velocity and formation of a voltage on electrodes, cancelling this perturbation.

EFFECT: accuracy pinch.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области микромеханики, в частности к микромеханическим гироскопам (ММГ) вибрационного типа и схемам подстройки параметров колебательных контуров подвеса в этих гироскопах.The invention relates to the field of micromechanics, in particular to micromechanical gyroscopes (MMGs) of vibration type and to schemes for adjusting the parameters of the vibrational loops of the suspension in these gyroscopes.

В ММГ подвижная масса (ПМ) крепится к основанию с помощью, по крайней мере, двухосного резонансного подвеса. Резонансная частота подвеса по оси первичных колебаний выбирается ниже резонансной частоты подвеса по оси вторичных колебаний. Возможны режимы работы ММГ как с совпадением резонансных частот подвеса, так и работа с малым сдвигом резонансных частот этих подвесов. В обоих случаях подстройка резонансных частот осуществляется за счет использования так называемой отрицательной жесткости и достигается путем подачи напряжения определенной величины на электроды, которые располагаются на оси вторичных колебаний. Пример реализации такой подстройки приведен на стр.412-413 в книге Распопов В.Я. Микромеханические приборы, 2-е издание. Тул. Гос. Университет, Тула, 2004 г., 475 стр.А, пример работы ММГ с расстройкой резонансных частот подвесов приведен на стр.451 рис.5.5.3. этой книги.In MMG, the moving mass (PM) is attached to the base using at least a biaxial resonant suspension. The resonant frequency of the suspension along the axis of the primary vibrations is selected below the resonant frequency of the suspension along the axis of the secondary vibrations. MMG operating modes are possible both with coincidence of the resonant frequencies of the suspension, and work with a small shift of the resonant frequencies of these suspensions. In both cases, the adjustment of the resonant frequencies is carried out by using the so-called negative stiffness and is achieved by applying a voltage of a certain value to the electrodes, which are located on the axis of the secondary vibrations. An example of the implementation of such a adjustment is given on pages 412-413 in the book of V. Raspopov. Micromechanical devices, 2nd edition. Tool Gos. University, Tula, 2004, 475 pp. A, an example of the MMG working with the detuning of the resonant frequencies of suspensions is given on page 451 of Fig.5.5.3. this book.

В работе [Пешехонов и др. Результаты разработки микромеханического гироскопа. XII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам, 23-25 мая 2005 г., стр.268-274] описан ММГ RR-типа, в котором для управления используются электроды, расположенные на крышке. Эти же электроды могут использоваться для сведения резонансных частот подвесов, как это было предложено в пат. США №6067858. Возможность подстройки резонансной частоты постоянным напряжением, подаваемым на электроды, показана в статье (J.Kim et al., AnX-Axis Single - Crystalline Silicon Microgyroscope Fabricated by Exteded SBM Process. Journal of Micromechanical System vol/14N3, June 2005, pp.444-454, fig. 12).In the work [Peshekhonov et al. Results of the development of a micromechanical gyroscope. XII St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, May 23-25, 2005, pp. 268-274] describes an MMR of the RR type, in which electrodes located on the cover are used for control. The same electrodes can be used to reduce the resonant frequencies of suspensions, as was proposed in US Pat. US No. 6067858. The possibility of adjusting the resonant frequency with a constant voltage applied to the electrodes is shown in (J. Kim et al., AnX-Axis Single - Crystalline Silicon Microgyroscope Fabricated by Exteded SBM Process. Journal of Micromechanical System vol / 14N3, June 2005, pp.444 -454, fig. 12).

ММГ, в котором осуществляется подстройка резонансной частоты подвеса по оси вторичных колебаний путем подачи напряжений на соответствующие электроды, описан в пат. США №6067858 (см. fig23, колонка 22 описания).MMG, which is the adjustment of the resonant frequency of the suspension along the axis of the secondary vibrations by applying voltage to the corresponding electrodes, is described in US Pat. US No. 6067858 (see fig23, column 22 of the description).

Способ подстройки резонансной частоты подвеса по оси вторичных колебаний в ММГ RR-типа и сам ММГ описаны так же в пат. США №6553833.A method for adjusting the resonance frequency of the suspension along the axis of secondary vibrations in MMR of the RR type and MMG itself are also described in US Pat. US No. 6553833.

Описанный способ заключается в формировании напряжений на электродах, расположенных по оси вторичных колебаний, причем для формирования указанного напряжения формируют два дополнительных сигнала, частоты которых отличаются на величины +Δf и -Δf от F1 частоты, с которой колеблется ПМ. Эти дополнительные сигналы подаются на электроды, расположенные по оси вторичных колебаний, и вызывают колебания ПМ по оси вторичных колебаний соответственно с частотами F1±Δf. Если резонансная частота подвеса по оси вторичных колебаний совпадает с частотой F1, то амплитуды колебаний ПМ на частотах F1±Δf равны, если же, например, резонансная частота подвеса по оси вторичных колебаний выше F1, то амплитуда колебаний ПМ на частоте F1+Δf оказывается больше, чем F1-Δf. Как указано в абзацах 60-65 столбца 4 описания патента, величина Δf может составлять 100 Гц. Далее в соответствии с описанным в патенте способом путем детектирования выделяют амплитуды сигналов этих частот, получаемых на выходе преобразователя емкость-напряжение 2 (см. фиг.3 описания), и в зависимости от разности выделенных амплитуд формируют напряжения. Для подстройки резонансной частоты изменяют величины формируемых напряжений до тех пор, пока амплитуды указанных сигналов не сравняются. Таким образом, подстройка резонансной частоты по описанному способу-прототипу обеспечивается за счет формирования контура автоподстройки частоты по разности амплитуд двух тестовых сигналов.The described method consists in generating voltages at the electrodes located along the axis of the secondary vibrations, moreover, two additional signals are generated to generate said voltage, the frequencies of which differ by + Δf and -Δf from F1 of the frequency with which the PM oscillates. These additional signals are applied to electrodes located along the axis of secondary vibrations and cause PM vibrations along the secondary vibrations axis, respectively, with frequencies F1 ± Δf. If the resonant frequency of the suspension along the axis of the secondary vibrations coincides with the frequency F1, then the amplitudes of the PM vibrations at the frequencies F1 ± Δf are equal; if, for example, the resonant frequency of the suspension along the axis of the secondary vibrations is higher than F1, then the amplitude of the PM vibrations at the frequency F1 + Δf is greater than F1-Δf. As indicated in paragraphs 60-65 of column 4 of the patent description, Δf may be 100 Hz. Further, in accordance with the method described in the patent, the amplitudes of the signals of these frequencies obtained at the output of the capacitance-voltage converter 2 (see FIG. 3 of the description) are isolated by detection, and voltages are generated depending on the difference of the amplitudes extracted. To adjust the resonant frequency, the values of the generated voltages are changed until the amplitudes of these signals are equal. Thus, the adjustment of the resonant frequency according to the described prototype method is ensured by the formation of a loop of automatic frequency control by the difference of the amplitudes of the two test signals.

Аналогичное решение задачи подстройки резонансной частоты вторичных колебаний описано в пат. США №7159461.A similar solution to the problem of tuning the resonant frequency of the secondary oscillations is described in US Pat. US No. 7159461.

В качестве тестового сигнала может быть использована квадратурная помеха, как это предложено в патенте РФ №2308682, в котором для формирования контура автоподстройки частоты используются фазовый детектор и интегратор.As a test signal, a quadrature interference can be used, as proposed in RF patent No. 2308682, in which a phase detector and an integrator are used to form a frequency-tuning loop.

Недостатком этих способов является то, что быстродействие этого контура автоподстройки частоты должно быть достаточно высоким, чтобы подавлять воздействия, вызывающие расстройку резонансных частот. Однако помимо временных и температурных изменений характеристик резонансных подвесов, которые происходят относительно медленно, на резонансную частоту контура вторичных колебаний воздействует измеряемый сигнал, т.е. угловая скорость основания ММГ.The disadvantage of these methods is that the speed of this auto-tuning circuit must be high enough to suppress the effects that cause the detuning of the resonant frequencies. However, in addition to temporary and temperature changes in the characteristics of resonant suspensions, which occur relatively slowly, the measured signal acts on the resonant frequency of the secondary oscillation circuit, i.e. the angular velocity of the base MMG.

Ранее это влияние не учитывалось. В патентах США №№5992233, 6067858 описано использование отрицательной жесткости для подстройки резонансных частот в ММГ и приведены выражения для оценки величины отрицательной жесткости (k_e), которая пропорциональна квадрату отношения постоянного напряжения между электродом и ПМ (U_dc) и зазора между ними (у₀) (см. формулу (12) патента США №6067858).Earlier this influence was not considered. U.S. Patents Nos. 5992233, 6067858 describe the use of negative stiffness to fine-tune resonance frequencies in MMGs and provide expressions for estimating the magnitude of negative stiffness (k _e ), which is proportional to the square of the DC-voltage ratio between the electrode and the PM (U _dc ) and the gap between them ( y ₀ ) (see formula (12) of US patent No. 6067858).

Однако, как показывает анализ работы ММГ, величина k_e определяется не только отношением квадратов этих величин. Она также зависит от амплитуды вторичных колебаний ПМ и действующего значения переменной составляющей напряжения между электродом, расположенным по оси вторичных колебаний, и ПМ.However, as analysis of the MMG shows, the value of k _e is determined not only by the ratio of the squares of these quantities. It also depends on the amplitude of the secondary oscillations of the PM and the effective value of the variable component of the voltage between the electrode located along the axis of the secondary vibrations, and PM.

На фиг.1а приведена рассчитанная зависимость изменения относительной величины отрицательной жесткости (k_е) ММГ RR-типа, конструкция которого описана в упомянутой выше работе Пешехонова В.Г., от амплитуды угловых колебаний (х) ПМ вокруг оси вторичных колебаний при напряжении между ПМ и электродами, равным 1 В. Расчеты проведены для случая электродов по оси вторичных колебаний, имеющих форму, показанную на фиг.3 этой работы при зазоре между ПМ и электродами 2 мкм. При расчете средняя за период колебаний ПМ величина электрической жесткости для C_i емкости, которая образована ПМ и i-м электродом, определялась из выражения:On figa shows the calculated dependence of the change in the relative magnitude of the negative stiffness (k _e ) MMG RR-type, the design of which is described in the above-mentioned work of Peshekhonov V.G., on the amplitude of the angular vibrations (x) of the PM around the axis of the secondary vibrations at a voltage between PM and electrodes equal to 1 V. The calculations were carried out for the case of electrodes along the axis of secondary vibrations having the shape shown in figure 3 of this work with a gap between the PM and electrodes of 2 μm. In the calculation, the average value of the electric stiffness for the period of PM oscillations for C _i capacitance, which is formed by the PM and the ith electrode, was determined from the expression:

при

, где А - амплитуда колебаний ПМ по оси вторичных колебаний, T₁ - период первичных колебаний ПМ, V_i - напряжение между ПМ и i-м электродом.at

where A is the amplitude of the PM oscillations along the axis of the secondary oscillations, T ₁ is the period of the primary PM oscillations, V _i is the voltage between the PM and the ith electrode.

Как видно из фиг.1а, величина k_e при изменении амплитуды вторичных колебаний ПМ от 0 до 0,0004 радиана изменяется примерно на 20%. При напряжении между ПМ и электродами 2-2,5 В такое изменение k_е может приводить к изменению резонансной частоты f_p подвеса ротора на величину порядка 1%, что при f_p=3 кГц составляет 30 Гц. При больших скоростях изменения измеряемой угловой скорости известные методы подстройки частоты оказываются неэффективными из-за относительно (по сравнению со скоростью изменения измеряемой угловой скорости) низкого быстродействия. Отсутствие эффективных технических решений компенсации, вносимой измеряемым сигналом расстройки резонансных частот, являлось одной из причин того, что до настоящего времени в ММГ режим работы со сведенными частотами практически не используется.As can be seen from figa, the value of k _e when changing the amplitude of the secondary vibrations PM from 0 to 0.0004 radians changes by about 20%. At a voltage between PM and electrodes of 2-2.5 V, such a change in k _e can lead to a change in the resonance frequency f _{p of the} rotor suspension by a value of the order of 1%, which at f _p = 3 kHz is 30 Hz. At high rates of change in the measured angular velocity, the known methods for adjusting the frequency are ineffective due to the relatively low speed (compared with the rate of change of the measured angular velocity). The lack of effective technical solutions for the compensation introduced by the measured signal for the detuning of the resonant frequencies was one of the reasons that, until now, in MMG, the operating mode with reduced frequencies is practically not used.

Подобные изменения резонансной частоты подвеса имеют место и ММГ LL-типа. На фиг.1b приведена зависимость относительного изменения k_е при изменении амплитуды вторичных колебаний ПМ от 0 до 30% от величины зазора между ПМ и электродом (величины зазора и площадь электродов приняты теми же при расчетах, как и для ММГ RR-типа). Изменения k_e и в этом случае оказываются выше 30%, что так же может вызывать изменения резонансной частоты на единицы процентов.Similar changes in the resonant frequency of the suspension also occur in MM-type LL. Figure 1b shows the dependence of the relative change in k _e when the amplitude of the secondary PM oscillations varies from 0 to 30% of the gap between the PM and the electrode (the gap and electrode area are the same in the calculations as for the RR-type MMG). Changes in k _e in this case also turn out to be higher than 30%, which can also cause changes in the resonance frequency by units of percent.

В ММГ компенсационного типа (в них отсутствуют колебания ПМ по оси вторичных колебаний и выходным сигналом является сигнал, пропорциональный амплитуде компенсационного переменного напряжения V_комп, которое формируется на электродах по оси вторичных колебаний). Это напряжение вызывает изменение величины k_е и для его учета достаточно в известной формуле для расчета k_е добавить член, равный действующему значению компенсационного напряжения V_комп, подаваемого на соответствующие электроды:In MMG of compensation type (they do not have PM oscillations along the axis of secondary oscillations and the output signal is a signal proportional to the amplitude of the compensating alternating voltage V _comp , which is formed on the electrodes along the axis of secondary oscillations). This voltage causes a change in the value of k _e and to take it into account in a well-known formula for calculating k _e add a member equal to the effective value of the compensation voltage V _comp supplied to the corresponding electrodes:

Таким образом, в ММГ и компенсационного, и разомкнутого типа изменение измеряемой угловой скорости приводит к изменению величины k_е и, следовательно, к изменению резонансной частоты подвеса ПМ.Thus, in MMGs of both compensation and open type, a change in the measured angular velocity leads to a change in the value of k _e and, consequently, to a change in the resonant frequency of the PM suspension.

Расстройка резонансных частот в ММГ компенсационного типа проявляется в снижении контурного усиления на частоте первичных колебаний и соответствующем увеличении ошибки при компенсации сил или моментов, обусловленных кориолисовым ускорением.The detuning of the resonant frequencies in the compensation type MMG is manifested in a decrease in the loop gain at the frequency of the primary oscillations and a corresponding increase in the error in the compensation of forces or moments due to Coriolis acceleration.

Расстройка резонансных частот в ММГ разомкнутого типа проявляется в изменении масштабного коэффициента ММГ.The detuning of resonant frequencies in open-type MMG is manifested in a change in the MMG scale factor.

Способ подстройки резонансной частоты подвеса по оси вторичных колебаний в ММГ, в котором используется способ, описанный в пат. США №6067858, принят в качестве прототипа.The method of adjusting the resonant frequency of the suspension along the axis of secondary vibrations in MMG, which uses the method described in US Pat. US No. 6067858, adopted as a prototype.

В способе-прототипе подстройку резонансной частоты подвеса подвижной массы микромеханического гироскопа осуществляют путем формировании напряжения по крайней мере на одном из электродов, расположенных по оси вторичных колебаний (см. абзац 20 столбца 9 пат. США №6067858, где говорится о напряжении между ПМ 22 и электродом 62). Величина напряжения между указанными элементами, необходимого для настройки в резонанс, может быть определена экспериментально, например, как описано в упомянутой выше статье J.Kim et al. Недостатком способа - прототипа является то, что выполняемая таким образом настройка обеспечивает совпадение резонансных частот или постоянство их расстройки только для одного значения измеряемой угловой скорости, что приводит к ухудшению точности ММГ.In the prototype method, the adjustment of the resonant frequency of the suspension of the moving mass of the micromechanical gyroscope is carried out by generating voltage on at least one of the electrodes located on the axis of the secondary vibrations (see paragraph 20 of column 9 of US Pat. No. 6067858, which refers to the voltage between PM 22 and electrode 62). The magnitude of the voltage between these elements necessary for tuning into resonance can be determined experimentally, for example, as described in the article by J. Kim et al. The disadvantage of the prototype method is that the tuning performed in this way ensures that the resonant frequencies coincide or their detuning is constant for only one value of the measured angular velocity, which leads to a deterioration in the accuracy of the MMG.

В устройстве-прототипе, в качестве которого выбран ММГ по пат. США №6553833 (см. фиг.3 описания патента №6553833), содержатся ПМ на двухосном резонансном подвесе, первый емкостной датчик перемещения ПМ, образованный электродами, расположенными на оси вторичных колебаний, и первый преобразователь C/U 2 (на фиг.3), входы которого соединены с этими электродами, второй емкостной датчик перемещения ПМ, образованный электродами, расположенными на оси первичных колебаний, и вторым преобразователем C/U 10, входы которого соединены с этими электродами, электроды, расположенные по оси вторичных колебаний, синхронный демодулятор (7), входы которого соединены с выходами преобразователей C/U, при этом выход первого преобразователь C/U через блок подстройки частоты (5) и схему формирования напряжения (9) соединен с электродами, расположенными на оси вторичных колебаний. В этом ММГ выходом является выход демодулятора (7).In the prototype device, which is selected MMG according to US Pat. US No. 6553833 (see figure 3 of the description of patent No. 6553833), contains PM on a biaxial resonant suspension, the first capacitive PM displacement sensor formed by electrodes located on the axis of the secondary vibrations, and the first C / U 2 converter (in figure 3) the inputs of which are connected to these electrodes, a second capacitive PM displacement sensor formed by electrodes located on the axis of the primary oscillations, and a second C / U 10 transducer, the inputs of which are connected to these electrodes, electrodes located on the axis of the secondary oscillations, synchronous demod an amplifier (7), the inputs of which are connected to the outputs of the C / U converters, while the output of the first C / U converter through the frequency adjustment block (5) and the voltage generation circuit (9) is connected to the electrodes located on the axis of the secondary oscillations. In this MMG, the output is the demodulator output (7).

Хотя в устройстве - прототипе и используется обратная связь по сигналу датчика перемещения ПМ по оси вторичных колебаний, эта связь не глубокая, а демпфирующая, т.е. уменьшающая амплитуду колебаний ПМ, а не стабилизирующая положение ПМ в центральном положении, как это имеет место при глубокой отрицательной связи в ММГ компенсационного типа. Кроме того, примененная в нем подстройка резонансной частоты требует формирования на электродах дополнительных сигналов, что приводит к возникновению помех и ухудшению точности ММГ. Кроме того, принцип действия канала подстройки резонансной частоты предполагает использование в нем синхронного детектора с фильтром низших частот, что ограничивает быстродействие этого канала и не позволяет обеспечить парирование изменений резонансной частоты подвеса, вызванных быстрыми изменениями измеряемой угловой скорости.Although the prototype device uses feedback on the signal of the PM displacement sensor along the axis of secondary vibrations, this connection is not deep, but damping, i.e. which reduces the amplitude of the PM oscillations, rather than stabilizing the position of the PM in the central position, as is the case with deep negative coupling in the compensation type MMG. In addition, the adjustment of the resonance frequency used in it requires the formation of additional signals on the electrodes, which leads to interference and a deterioration in the accuracy of the MMG. In addition, the principle of operation of the resonance frequency adjustment channel involves the use of a synchronous detector with a low-pass filter in it, which limits the speed of this channel and does not allow to suppress changes in the resonance frequency of the suspension caused by rapid changes in the measured angular velocity.

Задачей изобретения является увеличение точности подстройки резонансной частоты подвеса ПМ ММГ по оси вторичных колебаний и повышение за счет этого точности ММГ.The objective of the invention is to increase the accuracy of the adjustment of the resonant frequency of the PM PMG suspension along the axis of secondary vibrations and to increase the accuracy of the MMG due to this.

Поставленная задача достигается тем, что определяют расчетным или экспериментальным путем зависимость между величинами выходного сигнала микромеханического гироскопа и величиной напряжения между подвижной массой и электродами канала вторичных колебаний, при которой величина коэффициента отрицательной жесткости остается неизменной, и преобразуют выходной сигнал микромеханического гироскопа в управляющее напряжение между подвижной массой и, по крайней мере, одним из электродов канала вторичных колебаний в соответствии с определенной зависимостью.The problem is achieved by determining by calculation or experimentally the relationship between the output signal of the micromechanical gyroscope and the voltage between the moving mass and the electrodes of the secondary oscillation channel, at which the negative stiffness coefficient remains unchanged, and the output signal of the micromechanical gyroscope is converted into a control voltage between the mobile mass and at least one of the electrodes of the channel of the secondary oscillations in accordance with addiction.

При этом, расчетным путем эта зависимость может быть определена при выполнении следующих операций: методом конечных элементов рассчитывают величину емкости C_i между каждым (i-м) электродом, расположенным по оси вторичных колебаний, и ПМ для разных величин (х) смещения ПМ по оси вторичных колебаний, определяют функциональную зависимость C_i(x), например, путем аппроксимации значений C_i для разных величин х, определяют среднюю за период (ω) первичных колебаний ПМ с амплитудой А величину отрицательной жесткости по формулеIn this case, by calculating this dependence can be determined by performing the following operations: the finite element method calculates the value of the capacitance C _i between each (i-th) electrode located along the axis of secondary vibrations, and the PM for different values (x) of PM bias along the axis secondary vibrations, determine the functional dependence C _i (x), for example, by approximating the values of C _i for different values of x, determine the average over the period (ω) of primary vibrations of the PM with amplitude A the value of negative stiffness by the formula

где U_i, U₀ - соответственно напряжения на i-м электроде и ПМ, аwhere U _i , U ₀ - respectively, the voltage at the i-th electrode and PM, and

и полагая, что величина k_ei постоянна, а по крайней мере величина одного из напряжений U_i может быть изменена, находят зависимость между U_i и А.and assuming that the value of k _{ei is} constant, and at least the value of one of the voltages U _i can be changed, find the relationship between U _i and A.

А экспериментально эта зависимость может быть определена следующим образом: путем подстройки резонансной частоты подвеса по оси вторичных колебаний на частоту первичных колебаний при неподвижном основании, установки ММГ на вращающееся основание, изменения скорости вращения основания и изменения напряжения U_i по крайней мере на одном из электродов таким образом, чтобы выходной сигнал ММГ (А) достигал максимума, определение зависимости между полученными значениями U_i и А, и преобразуют выходной сигнал микромеханического гироскопа в управляющее напряжение между подвижной массой и, по крайней мере, одним из электродов канала вторичных колебаний в соответствии с определенной зависимостью.And experimentally, this dependence can be determined as follows: by adjusting the resonant frequency of the suspension along the axis of the secondary vibrations to the frequency of the primary vibrations when the base is stationary, installing MMG on a rotating base, changing the speed of rotation of the base and changing the voltage U _i on at least one of the electrodes such that the output signal of the MMG (a) reaches a maximum, determining the relationship between the obtained values U _i and a, and converting the output signal of the micromechanical gyroscope simp vlyayuschee voltage between the movable mass and at least one of the electrodes of the channel of the secondary oscillations in accordance with a particular dependence.

Кроме того, поставленная задача достигается тем, что в ММГ компенсационного типа в качестве управляющего напряжения используют сигнал, пропорциональный амплитуде В компенсирующего напряжения, а управляющее напряжение (U_y) между подвижной массой и электродами канала вторичных колебаний изменяют в соответствии с зависимостью:In addition, the task is achieved by the fact that in the MMG compensation type, a signal proportional to the amplitude B of the compensating voltage is used as the control voltage, and the control voltage (U _y ) between the moving mass and the electrodes of the secondary oscillation channel is changed in accordance with the dependence:

Кроме того, поставленная задача достигается тем, что в ММГ разомкнутого типа в качестве управляющего сигнала используют сигнал, пропорциональный выходному сигналу ММГ, а управляющее напряжение (U_y) между подвижной массой и электродами канала вторичных колебаний изменяют в соответствии с квадратичной функцией.In addition, the task is achieved in that in an open-type MMG, a signal proportional to the MMG output signal is used as a control signal, and the control voltage (U _y ) between the moving mass and the electrodes of the secondary oscillation channel is changed in accordance with a quadratic function.

Кроме того, поставленная задача достигается тем, что в микромеханическом гироскопе, содержащем опору на основании, к которой на резонансном подвесе подвешена проводящая подвижная масса, неподвижные электроды, нанесенные на опору или крышку микромеханического гироскопа, гребенчатый двигатель, образованный зубцами статоров, установленных на основание, и зубцами подвижной массы, устройство возбуждения первичных колебаний подвижной массы, выход которого соединен со статорами, последовательно включенные преобразователь емкость - напряжение и устройство преобразования сигнала, при этом входы преобразователя емкость - напряжение соединены с неподвижными электродами, один, по крайней мере, управляемый источник напряжения, выход которого соединен по крайней мере с одним из неподвижных электродов или проводящей подвижной массой, между выходом преобразователя емкость - напряжение и входом управления управляемого источника напряжения введен блок нелинейного преобразования напряжения.In addition, the task is achieved by the fact that in a micromechanical gyroscope containing a support on the base, to which a conductive moving mass is suspended on a resonant suspension, stationary electrodes deposited on a support or a cover of a micromechanical gyroscope, a comb engine formed by teeth of stators mounted on the base, and teeth of the moving mass, a device for the excitation of primary oscillations of the moving mass, the output of which is connected to the stators, the capacitor is connected in series with the voltage and a signal conversion device, while the inputs of the capacitance-voltage converter are connected to stationary electrodes, at least one controlled voltage source, the output of which is connected to at least one of the stationary electrodes or a conducting moving mass, between the output of the capacitor-voltage converter and a control input of the controlled voltage source, a nonlinear voltage conversion unit is introduced.

По существу, в предложенных способе и устройстве используется компенсация изменения резонансной частоты подвеса не за счет введения обратной связи по сигналу ошибки, а за счет оценивания возмущения, действующего на резонансный подвес при изменении измеряемой угловой скорости, и управления по этому возмущению.Essentially, the proposed method and device uses compensation for changes in the resonant frequency of the suspension, not by introducing feedback on the error signal, but by evaluating the perturbation acting on the resonant suspension when the measured angular velocity changes, and controlling this perturbation.

При реализации предложенного способа подстройки резонансной частоты в качестве сигнала, по которому оценивают возмущение, используют выходной сигнал ММГ или сигналы, амплитуда которых пропорциональна выходному сигналу, в частности амплитуды колебаний ПМ по оси вторичных колебаний или амплитуда компенсирующего напряжения в ММГ компенсационного типа, а напряжение, с помощью которого компенсируют изменения отрицательной жесткости, выделяют из этого сигнала за счет использования устройства нелинейного преобразования электрического сигнала.When implementing the proposed method for adjusting the resonant frequency, the MMG output signal or signals whose amplitude is proportional to the output signal, in particular, the amplitude of the PM oscillations along the axis of the secondary oscillations or the amplitude of the compensating voltage in the MMG of the compensation type, and the voltage with the help of which changes in negative stiffness are compensated, they are isolated from this signal through the use of a nonlinear electrical conversion device with I drove.

Заявленные способ и устройство поясняются чертежами.The claimed method and device are illustrated by drawings.

На фиг.1 приведены графики относительного изменения коэффициента отрицательной жесткости для ММГ RR-типа (а) и ММГ RR-типа (б) при изменении амплитуды вторичных колебаний ПМ.Figure 1 shows graphs of the relative changes in the coefficient of negative stiffness for MMG RR-type (a) and MMG RR-type (b) when changing the amplitude of the secondary vibrations PM.

На фиг.2 показана упрощенно микромеханическая часть ММГ RR-типа (реальная конструкция ММГ RR-типа приведена в упомянутой работе Пешехонова В.Г. и др.).Figure 2 shows a simplified micromechanical part of an MMR of the RR type (the actual design of the MMG of the RR type is given in the aforementioned paper by Peshekhonov V.G. et al.).

На фиг.2 приняты следующие обозначения:In figure 2, the following notation:

1 - основание из кремния,1 - base of silicon,

2 - опора,2 - support

3 - торсионы,3 - torsion bars,

4 - проводящая подвижная масса (ПМ),4 - conductive moving mass (PM),

5, 6, 7, 8 - статоры,5, 6, 7, 8 - stators,

9, 10 - первая пара неподвижных электродов, с помощью которых осуществляется подстройка резонансной частоты подвеса ПМ по оси вторичных колебаний,9, 10 - the first pair of stationary electrodes, with the help of which the resonance frequency of the PM suspension is adjusted along the axis of the secondary vibrations,

11, 12 - вторая пара неподвижных электродов.11, 12 - the second pair of stationary electrodes.

На фиг.3 приведена блок-схема предложенного ММГ.Figure 3 shows a block diagram of the proposed MMG.

На фиг.3 приняты следующие обозначения: элементы 2, 5-12 обозначены так же, как на фиг.2,In figure 3, the following notation: the elements 2, 5-12 are indicated in the same way as in figure 2,

13 - источник переменного напряжения,13 - source of alternating voltage,

14, 15 - соответственно первый и второй дифференциальные трансрезистивные усилители,14, 15, respectively, the first and second differential transresistance amplifiers,

16, 17, 19 - соответственно первый, второй и третий демодуляторы,16, 17, 19 - respectively, the first, second and third demodulators,

18 - фазовращатель,18 - phase shifter,

20 - интегратор,20 - integrator

21 - перемножитель,21 - multiplier,

22 - звено сдвига фазы на 90°,22 - link phase shift by 90 °,

23, 24 - первый и второй соответственно управляемые источники напряжения,23, 24 - the first and second respectively controlled voltage sources,

25 - блок нелинейного преобразования напряжения.25 - block non-linear voltage conversion.

Предлагаемый способ заключается в следующем:The proposed method is as follows:

Разность резонансных частот подвеса подвижной массы микромеханического гироскопа вибрационного типа, в котором в канале вторичных колебаний используются емкостные датчики с нелинейной зависимостью емкости от перемещения подвижной массы по оси вторичных колебаний, может быть изменена за счет изменения напряжений между подвижной массой и электродами канала вторичных колебаний. Как видно из выражения (1), изменения значений величины интеграла, вызванные изменениями амплитуды колебаний ПМ, могут быть скомпенсированы изменениями величины V_i.The difference in resonant frequencies of the suspension of the moving mass of a vibration-type micromechanical gyroscope in which capacitive sensors are used in the secondary oscillation channel with a nonlinear dependence of the capacitance on the movement of the moving mass along the axis of the secondary vibrations can be changed due to a change in the voltage between the moving mass and the electrodes of the secondary oscillation channel. As can be seen from expression (1), changes in the values of the integral caused by changes in the amplitude of the PM oscillations can be compensated by changes in the value of V _i .

Зависимости, показанные на фиг.1, могут быть аппроксимированы с погрешностью менее 1% квадратичной функцией вида (а₀+a₁A²). Для сохранения постоянной величину k_ei при изменении амплитуды вторичных колебаний ПМ до величины А_max необходимо, чтобы произведение V² _i(a₀+a₁A²) оставалось постоянным. Например, если напряжение V_i равно сумме (V_i0+V_iy), где V_i0=constant, a V_iy - изменяемое напряжение, то приThe dependencies shown in figure 1 can be approximated with an error of less than 1% quadratic function of the form (a ₀ + a ₁ A ² ). To maintain a constant value of k _ei when changing the amplitude of the secondary vibrations of the PM to a value of A _max, it is necessary that the product V ² _i (a ₀ + a ₁ A ² ) remain constant. For example, if the voltage V _i is equal to the sum (V _i0 + V _iy ), where V _i0 = constant, and V _iy is a variable voltage, then when

k_ei оказывается постоянным.k _ei turns out to be constant.

Как показывает числовая оценка для ММГ, описанном в работе Пешехонова, функция V_iy(A) может быть аппроксимирована квадратичной функцией с погрешностью менее 1% или линейной с погрешностью на уровне единиц процентов. Таким образом, формируя напряжение на электродах в соответствии с выражением (4) или аппроксимирующей это выражение функцией, может быть обеспечено постоянство k_ei с погрешностью на уровне единиц процентов и точнее. Выходной сигнал U_вых ММГ разомкнутого типа при постоянной величине k_ei пропорционален величине А. Таким образом, формируя в соответствии с определенной расчетным путем зависимостью напряжение на электродах от величины выходного сигнала ММГ, может быть обеспечено постоянство величины отрицательной жесткости для всего диапазона амплитуд вторичных колебаний ПМ в ММГ. Замена величины А в выражении (4) на величину U_вых, пропорциональную А, приводит к изменению коэффициента а₁, но не меняет вид зависимости (4). С учетом погрешности аппроксимирующих зависимость (4) функций изменение k_еможет быть уменьшено на 2 порядка (если использовать квадратичную функцию), и, соответственно, расстройка резонансных частот может быть снижена до долей герц во всем диапазоне измеряемых угловых скоростей.As the numerical estimate for the MMG described in Peshekhonov's work shows, the function V _iy (A) can be approximated by a quadratic function with an error of less than 1% or linear with an error of units of percent. Thus, by forming a voltage at the electrodes in accordance with expression (4) or a function approximating this expression, constancy k _ei can be ensured with an error of units of percent or more precisely. The output U _O MMG open type with a constant k _ei proportional A. Thus, forming in accordance with the determined by calculation dependent voltage across the electrodes on the size constancy can be ensured MMG output negative rigidity for the entire range of amplitudes of the secondary oscillation PM in MMG. Replacing the value of A in expression (4) with a value of U _o proportional to A leads to a change in the coefficient a ₁ , but does not change the form of dependence (4). Taking into account the error of the functions approximating dependence (4), the change in k _e can be reduced by 2 orders of magnitude (using the quadratic function), and, accordingly, the detuning of the resonant frequencies can be reduced to fractions of hertz in the entire range of measured angular velocities.

Зависимость между величинами выходного сигнала микромеханического гироскопа и величиной напряжения между подвижной массой и электродами канала вторичных колебаний, при которой величина коэффициента отрицательной жесткости остается неизменной, может быть определена экспериментально. Например, при разных угловых скоростях можно изменять напряжение на электродах, расположенных по оси вторичных колебаний таким образом, чтобы выходной сигнал был максимален. Зависимость изменяемого напряжения от угловой скорости или от максимальной величины выходного сигнала ММГ для заданного значения угловой скорости и будет искомой экспериментально определенной зависимостью. Изменение напряжения на электроде или электродах, расположенных по оси вторичных колебаний, в соответствии с определенной зависимостью от выходного сигнала обеспечивает подстройку резонансной частоты подвеса ПМ по оси вторичных колебаний.The relationship between the output signal of the micromechanical gyroscope and the voltage between the moving mass and the electrodes of the secondary oscillation channel, at which the value of the coefficient of negative stiffness remains unchanged, can be determined experimentally. For example, at different angular velocities, you can change the voltage at the electrodes located along the axis of the secondary vibrations so that the output signal is maximum. The dependence of the variable voltage on the angular velocity or on the maximum value of the MMG output signal for a given value of the angular velocity will be the desired experimentally determined dependence. Changing the voltage at the electrode or electrodes located along the axis of the secondary oscillations, in accordance with a certain dependence on the output signal, provides adjustment of the resonant frequency of the PM suspension along the axis of the secondary oscillations.

Из выражения (2) видно, что за счет изменения V_DC может быть скомпенсировано изменение k_е, обусловленное изменением V_комп, которое является выходным сигналом ММГ компенсационного типа.From the expression (2) it can be seen that due to the change in V _{DC, the} change in k _e due to the change in V _comp , which is the output signal of the compensation type MMG, can be compensated.

Такая компенсация изменения k_е может быть выполнена и за счет формирования напряжения на дополнительном электроде, которое обозначено так же, как и в выражении (4) V_iy. В этом случае необходимо учитывать влияние напряжений на этих двух электродах. С учетом выражения (2) для расчета k_е может быть составлено выражениеSuch compensation for changes in k _e can also be made by generating a voltage at the additional electrode, which is indicated in the same way as in expression (4) V _iy . In this case, it is necessary to take into account the effect of voltages on these two electrodes. Taking into account expression (2) for calculating k _{e, the} expression

Из выражения (5) видно, что величина k_е остается неизменной, если

где N - постоянная величина.From the expression (5) it can be seen that the value of k _e remains unchanged if

where N is a constant.

При N=0, V_iy≡V_комп.For N = 0, V _iy ≡V _comp .

Поскольку амплитуда V_комп пропорциональна выходному сигналу компенсационного ММГ (напряжение V_комп в этом ММГ демодулируется для получения выходного сигнала, который обозначим В), то выражение (6) может быть представлено (при замене V_iy на U_y) в виде:Since the amplitude of V _{comp is} proportional to the output signal of the compensation MMG (voltage V _comp in this MMG is demodulated to obtain the output signal, which we denote by B), expression (6) can be represented (when replacing V _iy by U _y ) in the form:

где k - постоянный коэффициент.

where k is a constant coefficient.

Таким образом, и в ММГ компенсационного типа достигается компенсация влияния на k_е выходного сигнала за счет формирования напряжения на электродах ММГ, зависящего от выходного сигнала. За счет этой компенсации достигается подстройка резонансной частоты подвеса ПМ по оси вторичных колебаний.Thus, in the compensation type MMG, compensation is also achieved for the effect on the k _{e of the} output signal due to the formation of voltage on the MMG electrodes, which depends on the output signal. Due to this compensation, tuning of the resonant frequency of the PM suspension along the axis of secondary vibrations is achieved.

На фиг.2 ПМ 4 подвешена с помощью торсионов 3 к опоре 2, которая установлена на основании 1. Статоры 5-8 установлены на основании 1, с боковых сторон они имеют зубцы. Соответственно и ПМ 4 имеет на боковых поверхностях, обращенных к статорам, зубцы. Зубцы статоров 5-8 с зубцами ПМ 4 образуют гребенчатую электродную структуру, позволяющую формировать емкостные датчики угла и момента.In Fig.2, PM 4 is suspended using torsion 3 to a support 2, which is installed on the base 1. The stators 5-8 are installed on the base 1, they have teeth on the sides. Accordingly, PM 4 also has teeth on the lateral surfaces facing the stators. The teeth of stators 5-8 with teeth of PM 4 form a comb electrode structure, which allows the formation of capacitive angle and moment sensors.

На фиг.3 статоры 5, 6 являются электродами гребенчатого двигателя, а статоры 7, 8 являются электродами емкостного датчика угла ПМ 4, с помощью которого определяется угол поворота ПМ 4 вокруг оси первичных колебаний. Электроды 9, 10 используются для подстройки резонансной частоты подвеса ПМ 4 по оси вторичных колебаний. Электроды 11, 12 используются в ММГ для измерения угла поворота ПМ 4 вокруг оси вторичных колебаний.In figure 3, the stators 5, 6 are electrodes of the comb engine, and the stators 7, 8 are the electrodes of the capacitive angle sensor PM 4, with which the rotation angle of PM 4 around the axis of the primary oscillations is determined. The electrodes 9, 10 are used to adjust the resonant frequency of the PM 4 suspension along the axis of secondary vibrations. The electrodes 11, 12 are used in MMG to measure the angle of rotation of the PM 4 around the axis of the secondary vibrations.

Двухфазный источник переменного напряжения одним выходом соединен с опорой 2, а вторым - с входами для опорного сигнала демодуляторов 16, 17. Статоры 7, 8 соединены с входами дифференциального трансрезистивного усилителя 14, выход которого соединен с входом демодулятора 16. Электроды 11, 12 соединены с входами дифференциального трансрезистивного усилителя 15, выход которого соединен с входом демодулятора 17. Выход демодулятора 17 соединен с входом демодулятора 19, другой вход которого соединен с выходом фазовращателя 18. Выход демодулятора 16 соединен с входом фазовращателя 18 и входами интегратора 20 и схемы автоматического регулирования усиления (АРУ). Выходы элементов 20 и 22 соединены с входами перемножителя 21, парафазные выходы которого соединены со статорами 5, 6. Выходы управляемых источников напряжения соединены с электродами 9, 10, а их входы соединены с выходом блока нелинейного преобразования напряжения 25. Вход блока 25 соединен с выходом демодулятора 19.A two-phase AC voltage source is connected to the support 2 by one output and the inputs for the reference signal of the demodulators 16, 17 by the second. Stators 7, 8 are connected to the inputs of the differential transresistive amplifier 14, the output of which is connected to the input of the demodulator 16. The electrodes 11, 12 are connected to the inputs of the differential transresistive amplifier 15, the output of which is connected to the input of the demodulator 17. The output of the demodulator 17 is connected to the input of the demodulator 19, the other input of which is connected to the output of the phase shifter 18. The output of the demodulator 16 to the input of the phase shifter 18 and the input of the integrator 20 and the automatic gain control circuit (AGC). The outputs of the elements 20 and 22 are connected to the inputs of the multiplier 21, the paraphase outputs of which are connected to the stators 5, 6. The outputs of the controlled voltage sources are connected to the electrodes 9, 10, and their inputs are connected to the output of the nonlinear voltage conversion unit 25. The input of block 25 is connected to the output demodulator 19.

Предлагаемый ММГ работает следующим образом. Переменное напряжение частотой порядка сотен килогерц источника 35 поступает к опоре 2 и через проводящие торсионы 3, которые, как и элементы 2, 4, 5-8, выполнены из легированного кремния, на статоры 5-8. Гребенчатые электродные структуры, образованные зубцами статоров и ПМ 4, использованы в ММГ для формирования емкостного датчика угла (статоры 7, 8) и гребенчатого двигателя или датчика момента (статоры 5, 6). Токи, проходящие от источника 35 через статоры 7, 8, поступают на входы дифференциального трансрезистивного усилителя 14, амплитуда выходного напряжения которого оказывается пропорциональным углу поворота ПМ 4 вокруг оси первичных колебаний. Это напряжение демодулятором 16 преобразуется в сигнал постоянного тока. Это напряжение с помощью элементов 20-22 преобразуется в сигнал управления гребенчатым двигателем, который поступает к статорам 5, 6. Элементы 2-8, 16, 20-22 образуют микромеханический автогенератор, работа которого подробно описана в литературе, например, в работе [Пешехонов и др. Результаты разработки микромеханического гироскопа. XII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам, 23-25 мая 2005 г., стр.268-274].The proposed MMG works as follows. An alternating voltage with a frequency of the order of hundreds of kilohertz of the source 35 is supplied to the support 2 and through the conductive torsions 3, which, like the elements 2, 4, 5-8, are made of doped silicon, to the stators 5-8. The comb electrode structures formed by the teeth of the stators and PM 4 are used in the MMG to form a capacitive angle sensor (stators 7, 8) and a comb motor or torque sensor (stators 5, 6). The currents passing from the source 35 through the stators 7, 8 are fed to the inputs of a differential transresistive amplifier 14, the amplitude of the output voltage of which is proportional to the angle of rotation of PM 4 around the axis of the primary oscillations. This voltage is converted by the demodulator 16 into a direct current signal. This voltage with the help of elements 20-22 is converted into a control signal of the comb engine, which is supplied to the stators 5, 6. Elements 2-8, 16, 20-22 form a micromechanical oscillator, the operation of which is described in detail in the literature, for example, in [Peshekhonov et al. Results of the development of a micromechanical gyroscope. XII St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, May 23-25, 2005, pp.268-274].

Токи, протекающие через электроды 11, 12, поступают на входы дифференциального трансрезистивного усилителя 15, амплитуда выходного напряжения которого оказывается примерно пропорциональной углу поворота ПМ 4 вокруг оси вторичных колебаний. Это напряжение демодулятором 17 преобразуется в сигнал постоянного тока. С помощью элемента 18 осуществляется подстройка фазы выходного напряжения демодулятора 16 на максимальное подавление квадратурной помехи ММГ демодулятором 19 и выделение им выходного сигнала ММГ. Необходимая расстройка между резонансными частотами подвеса в ММГ осуществляется с помощью напряжений источников напряжения 23, 24, которое поступает на электроды 9, 10. Электроды 9-12 в аналоге ММГ (см. работу Пешехонов и др.) расположены на крышке ММГ. Емкости, образованные электродами 9-12 и ПМ 4, нелинейно зависят от угла поворота (x) ПМ 4 вокруг оси вторичных колебаний. При этом вторая производная этих зависимостей по переменной x не равна нулю. Поэтому k_е пар электродов 9-12 и ПМ 4 не равна нулю и зависит как от амплитуды колебаний ПМ 4 по оси вторичных колебаний, так и напряжений между ПМ 4 и электродами. В ММГ, приведенном на фиг.3, напряжение источников 23, 24 изменяется блоком 25 в зависимости от величины выходного сигнала ММГ. Как показано выше, если блок реализует зависимость в правой части выражения 4, то это обеспечивает независимость k_е от амплитуды вторичных колебаний ПМ 4. Разные аппроксимирующие функции в зависимости от требуемой погрешности ММГ могут быть применены. Блок может быть реализован разными средствами, в том числе и с использованием цифровой и аналоговой техники.The currents flowing through the electrodes 11, 12, are fed to the inputs of a differential transresistive amplifier 15, the amplitude of the output voltage of which is approximately proportional to the angle of rotation of PM 4 around the axis of the secondary vibrations. This voltage is converted by the demodulator 17 into a direct current signal. Using element 18, the phase of the output voltage of the demodulator 16 is adjusted to the maximum suppression of the quadrature noise of the MMG by the demodulator 19 and the output signal MMG is allocated to it. The necessary detuning between the resonant frequencies of the suspension in the MMG is carried out using the voltages of voltage sources 23, 24, which is supplied to the electrodes 9, 10. The electrodes 9-12 in the analogue of the MMG (see Peshekhonov et al.) Are located on the cover of the MMG. Capacities formed by electrodes 9-12 and PM 4 depend nonlinearly on the rotation angle (x) of PM 4 around the axis of secondary vibrations. Moreover, the second derivative of these dependencies with respect to the variable x is not equal to zero. Therefore, the k _e pairs of electrodes 9-12 and PM 4 are not equal to zero and depend both on the amplitude of vibrations of PM 4 along the axis of secondary vibrations and the voltages between PM 4 and electrodes. In MMG, shown in figure 3, the voltage of sources 23, 24 is changed by block 25 depending on the magnitude of the output signal MMG. As shown above, if the block implements the dependence on the right-hand side of expression 4, then this ensures that k _{e is} independent of the amplitude of the secondary vibrations of PM 4. Various approximating functions depending on the required MMG error can be applied. The block can be implemented by various means, including using digital and analogue technology.

Предложенный способ подстройки разности резонансных частот подвеса подвижной массы может быть использован в ММГ другого типа, например, LL-типа, с другим числом электродов по оси вторичных колебаний без изменения сути изобретения.The proposed method for adjusting the difference in the resonant frequencies of the suspension of the moving mass can be used in MMG of a different type, for example, LL-type, with a different number of electrodes along the axis of secondary vibrations without changing the essence of the invention.

Claims

1. A method for adjusting the difference in resonant frequencies of a suspension of a moving mass of a vibration-type micromechanical gyroscope in which capacitive sensors are used in the secondary oscillation channel with a nonlinear dependence of the capacitance on the movement of the moving mass along the axis of the secondary oscillations, which consists in changing the voltages between the moving mass and the electrodes of the secondary oscillation channel, characterized in that the relationship between the values of the output signal of the micromechanical gyroscope and the voltage value between the movable mass and electrodes of a channel of the secondary oscillations, in which the coefficient of the negative stiffness remains unchanged, by calculation, for example, sequentially performing the steps of: the method of finite elements calculated value C _i capacitance between each (i-th) electrode disposed on the secondary oscillations axis, and PM for different values (x) displacement axis MM secondary oscillations are determined functional dependency C _i (x), e.g., by approximating the values of C _i for different values of x, determined by the average for the period (ω) n rvichnyh PM oscillations with oscillation amplitude of the secondary oscillations axis A magnitude of the negative stiffness of the formula

where U _i , U ₀ - respectively, the voltage at the i-th electrode and PM, a

and assuming that the value of k _{ei is} constant, and at least the value of one of the voltages U _i can be changed, find the relationship between U _i and A, or experimentally, for example, by adjusting the resonance frequency of the suspension along the axis of the secondary vibrations to the frequency of the primary oscillations at a fixed ground installations MMG on the turntable, the rotational speed of voltage change and a base change U _i, at least one of the electrodes so that the output signal of the MMG PM or oscillation amplitude of the secondary axis to A oscillations have reached a maximum, determining the relationship between the obtained values U _i and A, and converting the output signal of the micromechanical gyroscope to the control voltage between the movable mass and at least one of the electrodes of the channel of the secondary oscillations in accordance with a particular dependence.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the MMG of the compensation type, a signal proportional to the amplitude B of the compensating voltage is used as the control voltage, and the control voltage (U _у ) between the moving mass and the electrodes of the secondary oscillation channel is changed in accordance with the dependence

where k is a constant coefficient.

3. The method according to claim 1, characterized in that in the open-type MMG, a signal proportional to the MMG output signal is used as the control signal, and the control voltage (U _y ) between the moving mass and the electrodes of the secondary oscillation channel is changed in accordance with the quadratic function.

4. A micromechanical gyroscope containing a support on a base to which a conductive moving mass is suspended on a resonant suspension, fixed electrodes deposited on a support or a cover of a micromechanical gyroscope, a comb motor formed by teeth of stators installed on the base, and teeth of a moving mass, a primary excitation device oscillations of the moving mass, the output of which is connected to the stators, a capacitor - voltage converter and a signal conversion device connected in series, while s of the capacitor-voltage converter is connected to the stationary electrodes, one at least a controllable voltage source, the output of which is connected to at least one of the stationary electrodes or a conductive moving mass, characterized in that there is a capacitance-voltage between the converter output and a non-linear voltage conversion unit is inputted to the control input of the controlled voltage source.