收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微机电陀螺误差建模及其在飞行器组合导航中的应用

李新刚  
【摘要】:微机电陀螺与传统的机电类陀螺和光电类陀螺相比,具有成本低、尺寸小、重量轻、可靠性高等优点。对微机电陀螺的研究与开发已经成为近十几年内的研究热点,并将继续推动导航技术向前发展。基于目前的工艺水平,微机电陀螺只能用于低端导航系统,提高其可用精度的方法之一是对其进行误差特性分析、建模和补偿。 本文主要研究了微机电陀螺的误差分析、建模和补偿,以及在飞行器导航中的应用。首先对微机电陀螺的性能指标进行了总结并分析了其理想动力学模型,随后详细论述并分析了振动结构、换能器和电子电路三个主要部分的工作原理、性能和误差特性。基于上述研究结论,建立了适用于微机电陀螺的误差模型,对误差补偿理论进行了研究。最后根据建立的微机电陀螺误差模型,开发了分布式组合导航仿真系统和低成本飞行器组合导航系统原理样机,并进行了仿真分析和跑车试验。 本文的具体研究内容如下: 1) 对微机电陀螺的性能指标进行了归纳和总结,将理想微机电陀螺等效为2自由度质量-弹簧-阻尼系统,在开环和闭环两种工作模式下对其动力学模型进行了分析,确定了用于描述微机电陀螺结构特征参数的典型取值范围。 2) 研究了静电驱动和电容性检测技术,对微机电陀螺中常采用的平板电容器结构、横向梳结构和纵向梳结构进行了工作机理分析和性能比较,对静电驱动器和电容性敏感器中存在的正交误差和偏差进行了定性分析。 3) 对驱动电路存在的误差进行了分析,其主要为因相位延迟导致的正交误差。对单位增益缓冲器、跨阻放大器和电荷积分放大器三种基本检测单元的工作原理和噪声特性进行了分析和比较,表明电荷积分放大器的性能最好。随后分析并比较了同步检测、开关电容检测、相关双采样和伪差分检测四种典型检测电路的性能,同步检测和相关双采样能够消除较多的误差,其误差主要为第1级放大器的热噪声,该热噪声与机械热噪声相比往往要高几个量级。 4) 研究了两种典型的微机电陀螺结构:线振动结构陀螺和旋转振动结构陀螺。根据各自的动力学特征推导了完整的动力学模型,在模型中引入的主要结构不理想因素—质心偏移和振动质量偏斜—可以等效为结构的刚度矩阵和阻尼矩阵不对称,并表示成矩阵的非对角项。随后对上述模型进行了合理简化,采用轨迹图法和平均化方法进行了动力学特性分析,研究了模态控制问题。最后归类并分析了与结构相关的各种主次误差因素。 5) 详细论述了微机电陀螺的确定性误差模型和随机误差模型,以及相应的模型建立方法,着重分析了随机误差建模方法中的时间序列分析和Allan方差技


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 冯鹏洲;朱继南;吴志亮;;美国典型MEMS引信安全保险装置分析[J];探测与控制学报;2007年05期
2 李旻;;胶囊式微机电系统的现状与发展趋势[J];现代制造工程;2010年01期
3 郭江;CVD金刚石薄膜在微机电系统(MEMS)中的应用[J];功能材料;2003年03期
4 贾玉斌,董海峰,郝一龙;体硅隧道加速度计[J];纳米技术与精密工程;2004年01期
5 吴鸿宾,苑伟政,常洪龙,谢建兵;MEMS CAD软件开发中参数化版图库的研究及实现[J];机械设计与制造;2005年09期
6 章磊;谢超英;吴建生;;MEMS领域中形状记忆合金薄膜的研究与进展[J];材料导报;2006年02期
7 梁浩;朱文坚;黄平;;基于MEMS的体内药物释放微机构的研制与改进[J];机电工程技术;2006年08期
8 安鹏;苑伟政;张承亮;;基于微机械加速度计的振速水听器的设计与分析[J];传感技术学报;2006年05期
9 解磊;苏伟;陈泉根;;微电容加速度计系统的设计[J];传感器与微系统;2007年11期
10 江伟雄;刘修泉;何军;黄平;;体内微机电无线能量传输系统的设计与试验[J];现代制造工程;2009年04期
11 严伟;张筱朵;徐帆;徐波;;MEMS设计中的2.5维六面体网格划分(英文)[J];光学精密工程;2009年06期
12 刘修泉;李艳红;薛凯峰;黄平;;胶囊微机电无线能量传输系统设计与试验研究[J];工程设计学报;2011年03期
13 高钟毓;静电场耦合微机电系统的动态模型[J];机械工程学报;2001年03期
14 张东华;陈维山;刘军芳;陈在礼;;微机电系统用压电驱动器的发展及应用[J];仪器仪表学报;2006年S1期
15 王佩红;戴旭涵;赵小林;;微型电磁式振动能量采集器的研究进展[J];振动与冲击;2007年09期
16 任杰;樊尚春;;硅基谐振式微机械加速度计的设计与仿真计算[J];传感技术学报;2007年09期
17 简福建;李伟华;;MEMS工艺模拟与有限元软件接口的实现(英文)[J];光学精密工程;2009年07期
18 沈培宏;;使用激光光源的微型投影机[J];灯与照明;2009年03期
19 李志超;王炅;徐伟;聂伟荣;;引信MEMS后坐悬臂梁保险机构[J];探测与控制学报;2010年05期
20 梁平;李杰;戴佳鑫;干蜀毅;;真空计的发展概况与趋势[J];真空与低温;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王晓东;余家欣;陈磊;钱林茂;;水分和氧气对单晶硅摩擦化学行为的影响[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
2 吕志清;张巧云;;振动陀螺的新进展[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
3 陈十一;Gary D Doolen;聂小波;;应用格子Boltzmann方法(LBM)模拟微机电系统(MEMS)中的流动[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
4 张俊峰;李兴国;娄国伟;;MEMS技术在微小型探测系统中的应用[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
5 王立鼎;;微机电系统的发展趋势及国内外研发状况(摘要)[A];中国科协2001年学术年会分会场特邀报告汇编[C];2001年
6 贾继伟;金延中;张凤翠;;浅析微机电(MEMS)系统技术及其应用[A];十三省区市机械工程学会第五届科技论坛论文集[C];2009年
7 毛刚;顾启泰;;微型惯性测量组合的发展[A];全国飞机与船舶通信导航学术研讨会论文集(上)[C];2000年
8 徐景硕;;基于振动理论的微惯性测量元件[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(下)[C];2001年
9 郭永献;贾建援;梁丽萍;;MOMES光开关的研究现状及展望[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
10 何庆;索智群;乔东海;;单晶硅电容式低频传声器的设计和制作[A];2009’中国西部地区声学学术交流会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 祝捷;微机电系统自聚焦压电声学换能器[D];武汉大学;2010年
2 李新刚;微机电陀螺误差建模及其在飞行器组合导航中的应用[D];西北工业大学;2004年
3 曹钟慧;应用于光通信的非硅基底光开关与光衰减器的研究[D];浙江大学;2005年
4 钟莹;微机电系统谐振器面内运动检测的激光多普勒方法[D];天津大学;2005年
5 鲍俊峰;基于微加工技术的光开关及光互连结构研究[D];浙江大学;2006年
6 余洪斌;MEMS-DMs理论设计及工艺研究[D];华中科技大学;2005年
7 范细秋;纳米压印及MEMS仿生功能表面制备的研究[D];华中科技大学;2006年
8 孙吉勇;MEMS光栅光调制器阵列及投影显示系统的光学分析和实验[D];重庆大学;2008年
9 黄腾超;微流控集成光波导光开关的研究[D];浙江大学;2005年
10 李伟剑;微机电系统的多域耦合分析与多学科设计优化[D];西北工业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李杨;三维无线能量传输技术在体内微机电系统中的实验研究[D];华南理工大学;2011年
2 李宏;新型压电微驱动器在光学微机电系统中的应用研究[D];四川师范大学;2012年
3 董宏奎;石英微机械振动陀螺薄膜相关技术研究[D];电子科技大学;2009年
4 熊建功;基于MEMS细胞电融合芯片及其外围驱动电路的设计[D];重庆大学;2006年
5 邓学亮;引信安全系统中高G值双稳态微加速度开关研究与设计[D];南京理工大学;2007年
6 李冠男;基于UV-LIGA技术的毛细管电泳芯片设计与制备[D];华中科技大学;2006年
7 刘佳;基于MEMS微致动器的碟翼流动控制研究[D];西北工业大学;2006年
8 龚怀民;基于MEMS的微机械滤波器研究[D];电子科技大学;2006年
9 胡宁;基于SOI的细胞电融合原理性芯片的研制与细胞排队及融合实验研究[D];重庆大学;2007年
10 王晶东;基于激光位移量测量的微小摩擦力测试系统研究[D];长春理工大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈丹;科学家研制出可自我校准的微机电系统[N];科技日报;2010年
2 本报记者 韩义雷 过国忠;无锡加快建设物联网“感知中国”中心[N];科技日报;2009年
3 恩智浦半导体高级总监及SIP项目经理 Alain Rougier 恩智浦创新高级总监 Eef Bagerman 恩智浦营运后端创新策略总监 Caroline Beelen-Hendrikx;SoC与SiP各有千秋 两者之争仍将继续[N];中国电子报;2008年
4 本报记者 梁靓;2009年微型投影悄然兴起[N];中国电子报;2009年
5 曹东;我国首颗内置传感器芯片在上海张江诞生[N];中国高新技术产业导报;2009年
6 ;用事业测量人生[N];山西日报;2004年
7 本报记者 许泳;MEMS:越感知越火热[N];计算机世界;2010年
8 本报记者 王虹;微型机械于微细处见神奇[N];中国机电日报;2001年
9 本报记者 赵艳秋;MEMS:软件算法是关键[N];中国电子报;2008年
10 ;21世纪的航空前沿技术[N];北京科技报;2002年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978