摘要：为了提升微机械陀螺在应用中的性能,需要巧妙设计陀螺结构来提高陀螺灵敏度.本文针对面内驱动/检测的微陀螺结构,进行了理论设计和Ansys有限元仿真分析验证,实现了微陀螺结构的模态匹配.通过测试质量块上分布导线产生的动生电动势的实验方法获得陀螺的幅频特性曲线,测量结果表明,微陀螺结构驱动方向频率为7 078.1 Hz(品质因数达643.2),检测方向频率为7 068.9 Hz (品质因数达1 010.7),结构灵敏度可达52.3 nm/(°/s),与理论期望值基本相符.这将为今后设计更高灵敏度的微陀螺式结构传感器提供理论依据及测试方法.

摘要：微机械陀螺的核心技术是微弱柯氏力的检测,而常规的微弱柯氏力检测水平已达到极限.本文设计了一款新颖的基于隧道磁阻效应检测的面内微陀螺结构,利用隧道磁阻效应的高灵敏特性来实现微弱柯氏力的高灵敏检测.阐述了隧道磁阻微陀螺的工作原理,分析了微陀螺的动力学方程,完成了微陀螺结构设计、工艺加工及测试.测试结果表明:微陀螺驱动方向和检测方向谐振频率分别为6 853Hz和6 854Hz,与理论仿真基本一致;微陀螺驱动方向Q值为571.1,检测方向Q值为527.3,结构灵敏度为15.3nm/°/s.

摘要：本文分析和测试了热弹性阻尼对微机械陀螺品质因数的影响。在微机械陀螺设计过程中,基于滑膜阻尼和压膜阻尼效应,重点考虑热弹性阻尼,提出了一种面向谐振式微陀螺的阻尼算法。原有算法计算得出微陀螺驱动方向品质因数为4591,而实验测试得微陀螺Q在驱动方向为815,误差达463%。在考虑了热弹性阻尼后,使用本文算法经计算得到微陀螺驱动方向品质因数为798.79,与实验测试值间的误差为1.98%。因此,这项研究的结果给出了一个非常有用的方法以估计在大气环境下使用的微机械陀螺的动态性能。

摘要：水上无人艇(USV)在浅水和海洋作业中发挥着越来越重要的作用,为使水上无人艇能够更快、更自主、更灵活地执行任务,USV需要适当地设计一个控制系统.本文针对无环境干扰下的水上无人艇自主跟踪问题,在估算航向角的基础上提出了一种模型预测控制(MPC)的方法,可将问题转换为二次规划问题,该方法能快速稳定地实现目标点跟踪.仿真实验结果表明该方法优于LQR控制方法.