基于新颖自适应方法的微振动陀螺仪研究

杨玉正，费峻涛
河海大学计算机与信息学院，江苏　常州

摘　　　要：针对微振动陀螺仪存在的制造误差以及本身参数易受环境影响，从而导致输入角速率难以测量的问题，提出了一种新颖的自适应方法来获取输入的角速率以及微陀螺仪的各项参数。该方法通过对微陀螺仪的数学模型进行变换，设计出一种新型的自适应辨识器，在线实时更新微陀螺仪角速率估计值。估计值的自适应律基于李雅普诺夫方法设计，保证了辨识器的全局渐近稳定性。在控制输入包含２个不同频率分量的的条件下，辨识器的各项估计值输出都能够渐近收敛到各自的真值。采用Ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ来搭建仿真模型，仿真实验的结果验
证了该自适应方法对微陀螺仪角速率等各项参数测量的有效性和可靠性。

关　键　词：微振动陀螺仪；自适应；在线辨识；李雅普诺夫方法

１　引　言
微陀螺仪是利用微电子机械系统技术制造而成，用来测量角速率的惯性元件。由于在体积和成本上的突出优势，微陀螺仪在导航制导、消费电子、航海、国防以及控制稳定上有着巨大的应用。微振动陀螺仪利用科里奥利现象制造而成，实现了能量从一轴到垂直的另一轴的转移。因此，对微陀螺仪的传统操作模式是驱动微陀螺仪的一轴，使其做稳定的周期振荡运动，然后检测垂直的感应端的科里奥利加速度的大小，从而测量出输入角速率的大小。但事实上，由于在制造过程中误差总是存在，制造误差会造成微陀螺仪结构不对称，触发装置不对齐，质量块重心偏离几何中心等问题，导致存在耦合的刚度和阻尼作用，降低了微陀螺仪的性能，比如产生零角速率时的偏置输出。因此，为了提高性能和准确度，需要对微陀螺仪采取各种各样的控制方案。

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