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第1章 绪论 1

1.1单通道阻尼用微机械陀螺仪应用背景及意义 1

1.2微机械陀螺仪的发展现状 2

1.2.1 MEMS技术 2

1.2.2微机械陀螺仪的技术分类 4

1.3硅微机械陀螺仪在国内外的研究现状 5

1.3.1硅微机械陀螺仪在国外的研究现状 5

1.3.2硅微机械陀螺仪在国内的研究现状 7

1.4单通道阻尼用微机械陀螺仪概述 8

1.4.1单自由度陀螺仪的工作原理简介 8

1.4.2单自由度陀螺仪的三种主要类型 9

1.5单通道阻尼用微机械陀螺仪的特点 10

1.6本章小结 11

第2章 单通道阻尼用硅微机械陀螺仪的结构设计 12

2.1硅微机械陀螺仪结构设计 12

2.1.1结构原理 12

2.1.2工艺制作步骤设计 16

2.2电容敏感设计 20

2.3敏感元件扭转梁的设计 23

2.3.1敏感质量块的转动惯量 24

2.3.2弹性扭转梁的抗扭转刚度系数 25

2.3.3敏感元件的固有频率 26

2.4振动模态的有限元分析与仿真 26

2.4.1有限元模型的建立 27

2.4.2有限元求解 29

2.5敏感元件固有频率测试 30

2.6本章小结 33

第3章 单通道阻尼用微机械陀螺仪的运动方程 34

3.1硅微机械陀螺仪工作原理 34

3.2硅微机械陀螺仪运动方程 36

3.2.1建立坐标系 36

3.2.2运动方程式的推导 37

3.2.3敏感元件压膜阻尼系数的分析 42

3.3硅微机械陀螺仪运动方程的解 46

3.3.1方程的瞬态解 47

3.3.2方程的稳态解 48

3.4本章小结 52

第4章 硅微机械陀螺仪信号处理电路的设计与分析 54

4.1 C/V转换电路的设计与分析 54

4.1.1电容拾取电路的设计与分析 55

4.1.2提高检测灵敏度的改进措施 57

4.1.3差分放大电路的设计与分析 61

4.2硅微机械陀螺仪调理电路的设计与分析 62

4.2.1带通滤波器电路的设计与分析 63

4.2.2低通滤波器电路的设计与分析 64

4.2.3相位补偿电路的设计与分析 65

4.2.4相位补偿电路动态仿真分析 66

4.3调理电路频率带宽的扩展 68

4.4本章小结 72

第5章 单通道阻尼用微机械陀螺仪性能的测试 73

5.1有干扰时硅微机械陀螺仪运动的微分方程式 73

5.1.1简化后的硅微机械陀螺仪的工作原理 73

5.1.2有干扰时硅微机械陀螺仪运动的微分方程 76

5.2硅微机械陀螺仪的静特性及其测试 77

5.2.1静特性及误差 77

5.2.2静特性测试 80

5.3硅微机械陀螺仪的动态特性及其测试 84

5.3.1频率特性 84

5.3.2幅频特性测试 86

5.3.3相频特性测试 89

5.4硅微机械陀螺仪几个关键动态时域性能 91

5.4.1抗冲击性能 91

5.4.2抗舵偏打性能 97

5.4.3启动时间性能 102

5.5本章小结 105

第6章 单通道阻尼用微机械陀螺仪误差模型及其补偿 108

6.1硅微机械陀螺仪输出信号的误差模型 108

6.1.1误差模型的建立与分析 108

6.1.2误差模型的实验验证 110

6.2提高硅微机械陀螺仪标度因数稳定性的补偿算法 112

6.2.1统计补偿算法 112

6.2.2微商补偿算法 117

6.3硅微机械陀螺仪质量偏心分析及其补偿 119

6.4本章小结 123

第7章 硅微机械陀螺仪在单通道阻尼回路中的应用 125

7.1旋转飞行器姿态运动 125

7.1.1姿态运动的轨迹方程 126

7.1.2姿态运动形式 126

7.1.3姿态运动形式仿真模拟 131

7.2硅微机械陀螺仪敏感输出信号模型 135

7.2.1输入偏航或俯仰角速度时陀螺仪敏感输出信号 139

7.2.2输入偏航、俯仰合成角速度时陀螺仪敏感输出信号 143

7.3硅微机械陀螺仪在单通道姿态控制系统中的应用 159

7.3.1旋转飞行载体的单通道姿态控制系统 159

7.3.2横向输入角速度解算 163

7.4本章小结 170

附录A 171

附录B 176

附录C 178

参考文献 202

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