陀螺控制电路利用MEMS陀螺仪实现低噪声反馈控制设计

伺服电机的控制信号(COR)来自这个反馈信号与“被命令”方向信号(CMD)的比较,提供了测量旋转角速度的一种简单方法,图1所示的系统使用了一个伺服电机,它将以与系统其余部分相同或相反的方向进行旋转。

因此通常是影响MEMS

从架构的角度看图1所示运动控制系统的移动,有价值的定义和观点也来自对特殊应用的物理属性的分析。考虑图2所示的系统,它从概念的角度观察生产线上的自动化检查系统。这个摄像机系统可以检查传送带上进出视场的物件。在这个方案中,摄像机通过一个长的支架挂接到天花板上。这个支架确定了其高度(见图2中的“D”),可根据它要检查的目标物体大小优化其视场。由于工厂中充满了机械设备和其它活动,摄像机可能时不时经历摆动(见图2中的“SW(t)”),从而可能导致检查图像的失真。

这张图中的红色虚线是对来自这种摆动的总角度误差(SW)的放大图,绿色虚线代表支持系统图像质量目标的角度误差水平(RE)。图2在检查物体表面上的线性位移误差(dSW, dRE)方面定义了关键的系统级指标(图像失线中简单的三角函数与摄像机的高度(D)和角度误差项(SW, RE)建立起了关系。 20160706A02

对于定义和开发新的运动控制系统的系统架构师和开发人员来说,“低噪声”是一种自然的且具有指导意义的指标。要想进一步理解这个指标(低噪声),需要将关键的系统级标准(比如指向精度)转换为MEMS陀螺仪数据手册中常见的噪声指标,这是早期的概念和架构化工作的重要组成部分。理解系统对陀螺仪噪声行为的依赖性有很多好处,例如能够建立针对反馈检测元件的相关要求,或反过来分析对某个特定陀螺仪中噪声的系统级响应。

建立MEMS陀螺仪中噪声行为之间的有用关系并分析它对关键系统行为有何影响通常都要从理解系统如何工作开始。图1提供了一个运动控制系统的架构例子,它将重要的系统组件分解成了功能模块。这种系统的功能性目标是建立一个对惯性运动敏感的个人或设备用稳定平台。自动驾驶汽车平台上的微波天线就是这样一个应用例子,它要在造成车辆方向突然改变的速度等恶劣条件下进行操控。如果没有对指向角度的实时控制,这些高度方向性的天线在经历这种惯性运动时可能无法支持连续的通信。

一旦系统设计师深入理解了这个关系,他们就能重点掌握影响角速度反馈环路中噪声行为的两个关键领域:(1)为MEMS陀螺仪的选择开发最合适的标准,(2)在整个传感器的集成过程中保持合适的噪声性能。

陀螺控制电路利用MEMS陀螺仪实现低噪声反馈控制设计

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

滚动到顶部