[发明专利]基于锁相环的李萨如频率调制MEMS陀螺控制系统及参量激励方法

权利要求书

1.一种基于锁相环的李萨如频率调制MEMS陀螺控制系统，其特征在于，包括MEMS陀螺、X模态幅度-相位提取模块、X模态自动增益控制模块、X模态锁相环模块、X模态驱动力生成模块、Y模态幅度-相位提取模块、Y模态自动增益控制模块、Y模态锁相环模块、Y模态驱动力生成模块、角速度提取模块；

其中，X模态驱动力生成模块产生静电力驱动MEMS陀螺的X模态，从而产生X模态振动位移信号；X模态幅度-相位提取模块提取X模态振动位移信号得到振动位移相位信息和振动位移幅度信息；X模态锁相环模块根据振动位移相位信息得到X模态锁相环的频率输出；X模态自动增益控制模块根据振动位移幅度信息得到X模态自动增益控制模块的幅度输出；X模态驱动力生成模块根据X模态锁相环的频率输出和X模态自动增益控制模块的幅度输出，产生静电力；

Y模态驱动力生成模块产生静电力驱动MEMS陀螺的X模态，从而产生Y模态振动位移信号；Y模态幅度-相位提取模块提取Y模态振动位移信号得到振动位移相位信息和振动位移幅度信息；Y模态锁相环模块根据振动位移相位信息得到X模态锁相环的频率输出；Y模态自动增益控制模块根据振动位移幅度信息得到Y模态自动增益控制模块的幅度输出；Y模态驱动力生成模块根据Y模态锁相环的频率输出和Y模态自动增益控制模块的幅度输出，产生静电力；

所述角速度提取模块根据谐振状态时的X模态锁相环的频率输出和Y模态锁相环的频率输出，得到外界输入角速度。

2.根据权利要求1所述的基于锁相环的李萨如频率调制MEMS陀螺控制系统，其特征在于，还包括X模态参量激励信号产生模块、Y模态参量激励信号产生模块；

所述X模态参量激励信号产生模块根据X模态锁相环的频率输出，对MEMS陀螺X模态施加刚度扰动信号，令X模态处于参量激励下的谐振状态；

所述Y模态参量激励信号产生模块根据Y模态锁相环的频率输出，对MEMS陀螺Y模态施加刚度扰动信号，令Y模态处于参量激励下的谐振状态。

3.一种基于锁相环的李萨如频率调制MEMS陀螺控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)MEMS陀螺的X模态被静电力主动驱动，产生X模态振动位移信号；

2)MEMS陀螺的X模态的振动位移信号被转换为电压信号，再通过幅度-相位提取模块，提取得到振动位移相位信息和振动位移幅度信息，根据振动位移相位信息得到X模态锁相环的频率输出；根据振动位移幅度信息得到X模态自动增益控制模块的幅度输出；

3)根据X模态锁相环的频率输出和X模态自动增益控制模块的幅度输出，产生相应频率的静电力作用于步骤1)；X模态锁相环闭环时，X模态锁相环最终的频率输出等于X模态的谐振频率，此时X模态处于谐振状态；

4)MEMS陀螺的Y模态被静电力主动驱动，产生Y模态振动位移信号；

5)MEMS陀螺的Y模态的振动位移信号被转换为电压信号，再通过幅度-相位提取模块，提取得到振动位移相位信息和振动位移幅度信息，根据振动相位信息得到Y模态锁相环的频率输出；根据振动位移幅度信息得到Y模态自动增益控制模块的幅度输出；

6)根据Y模态锁相环的频率输出和Y模态自动增益控制模块的幅度输出，产生相应频率的静电力作用于步骤4)；Y模态锁相环闭环时，Y模态锁相环最终的频率输出等于Y模态的谐振频率，此时Y模态处于谐振状态；

7)当X模态和Y模态都处于谐振状态时，其谐振频率包含外界输入角速度信息；以X模态锁相环的频率输出和Y模态锁相环的频率输出作为角速度提取模块的输入，得到外界输入角速度。