微机械加速度计的研究

讨论了一种扭摆式微机械加速度计。介绍了它的敏感元件的结构尺寸、振动模态以及数学模型。阐述了位移检测电路的原理和要求,以及满足这些要求所采用的技术措施。推导了这种加速度计的敏感元件和位移检测电路的灵敏度公式。叙述了敏感元件的体硅溶解薄片法制造工艺。从热噪声和电噪声两方面分析了这种加速度计的精度极限,相对于当地重力加速度应该能达到１０－５。但是,试验样机的初步实验结果表明,目前精度只有１０－２～１０－３,因此,还有巨大潜力。     

有源静电轴承起支过程的非线性控制

静电球轴承起支过程中,双边支承下的非线性与轴间耦合较强,必须配置支承垫才能实现任意姿态起支。为了解决静电球轴承无支承垫时的任意姿态起支问题,研究了基于无预载电压偏置的单边支承控制方法。根据非线性的静电力模型,应用反馈线性化方法构造出非线性控制器,使得系统在大范围内精确线性化,然后应用线性系统理论进行设计。实验结果表明,结合单边支承方案与非线性控制方法能够实现静电轴承在任意姿态下的平稳起支,无需配置支承垫,大大简化了对支承电极的工艺要求。     

有源静电悬浮系统的反馈线性化控制

静电轴承需要一套静电悬浮系统将高速旋转的转子稳定地支承在电极球腔中心,被控对象呈现非线性与负刚度特性。在推导静电悬浮系统的高阶静电力模型基础上,应用反馈线性化方法,构造出非线性控制器,能够使得系统在大范围内线性化。将传统的线性控制器与提出的非线性控制方案在三自由度静电悬浮系统上进行了实验比较。实验结果表明,将反馈线性化方法应用于静电悬浮系统,提高了系统的动态性能、稳定裕量和中频支承刚度。     

位置伺服系统计算机输入输出信号的处理

主要介绍直流电机位置伺服系统计算机控制输入输出信号的处理，可逆计数器的使用及数的读取方法，输出数字信号的转换．     

微机械单晶硅陀螺仪谐振器结构参数设计

微机械单晶硅陀螺仪谐振器的结构参数设计对陀螺仪的机械性能影响很大，它决定了陀螺仪的水平和垂直方向的固有振荡频率，并影响微机械单晶硅陀螺仪谐振器的振荡幅度，因而，也直接影响微机械单晶硅陀螺仪的灵敏度。研究了微机械单晶硅陀螺仪谐振器的结构参数设计与其机械性能的关系，探讨了微机械单晶硅陀螺仪谐振器结构设计的一般原则，微机械单晶硅陀螺仪谐振器的结构参数对其动态性能有显著的影响，文中对此进行了仿真研究。     

转子在静电支承系统中的转速衰减特性

高真空静电支承式旋转系统中,偏心转子在磁场和静电力矩作用下,产生转速衰减,从而降低了系统精度。该文建立了静电力矩的数学模型,确定了支承系统频率特性与静电力矩大小之间的关系。在此基础上设计了含陷波滤波器、带宽相对较低的支承系统,以改善其局部频率特性,消除静电力矩引起的转速衰减。实验给出了常规和改进支承系统的转速测量结果,并进行了比较,从中分离出静电力矩的大小。结果表明,通过改变支承控制系统局部频率特性,可以消除静电降速力矩,最终提高了转子转速的长期稳定性。     

陀螺仪安装误差的测量方法研究

介绍了一种用于测量平台式惯性导航系统陀螺安装误差的陀螺轴扰动技术，该技术无需增加惯导系统的硬件设施，通过对平台框架施加特定的控制力矩，使其按照要求的规律运动，然后采集有关的数据并通过适当的算法即可得到陀螺的安装误差角，理论分析和仿真结果表明，利用该技术可以有效的提高惯导系统的导航精度。     

微机械陀螺仪的性能分析

研究了微机械振动轮式陀螺仪的工作原理和实现方法,提出了保证测量精度,提高动态测量带宽的闭环控制系统。从动力学模型出发,推导此类陀螺的检测输入角速度灵敏度,开环、闭环传递函数,交流反馈控制提取同相分量和抑制正交分量的原理,以及闭环控制改善动态测量频带的方法。分析指出,对于中等精度的微机械陀螺,采用静电力再平衡回路控制是必要且可行的。     

叉指式硅微加速度计的结构设计

为了满足对中等精度的微机械加速度计的需求,讨论了一种硅片溶解法制造的平面叉指式加速度计,其敏感轴平行于检测质量平面。为了分析该种加速度计的分辨率和固有频率,分析了其机械模型和数值解,并且用有限元方法对几种设计尺寸进行了仿真。着重研究了几个关键尺寸,如检测质量厚度和梁的宽度的改变对分辨率和固有频率的影响,并且给出了此种结构在当前条件下的所能得到的测量分辨率极限。最后,给出了两种尺寸的设计,其大小约为１．５ｍｍ×１．５ｍｍ,检测质量厚１０μｍ和１５μｍ,相对于当地重力加速度,分辨率分别为５×１０－３和３×１０－３。     

四环空间稳定平台的运动学分析及电动机力矩计算

为指导四环空间稳定平台控制系统的设计,应用坐标变换及Euler动力学方程推导了平台的运动及动力学方程。在此基础上,结合北东地坐标系和载体坐标系的变换,利用SIMULINK计算并比较了静、动基础上、多种工况下的框架角运动曲线及伺服电动机需提供的力矩。结果表明:框架相对角运动的频率由纵、横摇运动频率的和、差组成,幅值被航向运动角频率调制;纵、横摇角度对外框轴电动机力矩的影响与sec r函数呈近似正比变化;载体以保证平台稳定精度的姿态角运动时,系统以四环方式正常工作的最高纬度为70°。