基于阵列技术的MEMS陀螺温度补偿方法.pdf

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1、第22卷第7期电光与控制Vol_22No．72015年7月ElectronicsOptics&ControlJuly2015doi：10．3969／j．issn．1671—637X．2015．07．019基于阵列技术的MEMS陀螺温度补偿方法沈强，刘洁瑜(第二炮兵工程大学控制工程系，西安710025)摘要：为了减少温度对MEMS陀螺测量精度的影响，提出了一种采用阵列技术的MEMS陀螺仪温度误差补偿新方法。该方法不需要进行温度测量，通过对多陀螺输出进行数据融合以消除温度对陀螺仪输出的影响，达到正确检测角速率的目的

2、，简化了系统结构。采用遗传算法优化的BP神经网络来进行陀螺阵列数据的融合，抛开通常把零偏和标度因数分开建模补偿的思想，将两者统一进行补偿。实验结果表明，该方法能够大幅度降低温度造成的陀螺误差，从而满足工程应用需要。关键词：MEMS陀螺仪；阵列技术；温度补偿；数据融合；神经网络中图分类号：V241．5文献标志码：A文章编号：1671—637X(2015)07—0093—05AnArrayTechniqueBasedMethodforTemperatureCompensationofMEMSGyroscopesSH

3、ENQiang，LIUJie—yu(TheSecondArtilleryEngineeringUniversity，Xi’an710025，China)Abstract：InordertodecreasetemperaturerelatederrorsinMEMSgyroscope，anovelmethodbasedonarraytechniqueisproposedfortemperaturecompensationofthegyroscope．Theadvantageofthismethodisthatit

4、isnotneedtomeasurethetemperature，instead，datafusionoftheoutputofseveralgyroscopesisusedtoreducetheinfluenceoftemperature，andthesystemstructureissimplified．TheBPneuralnetworkoptimizedbygeneticalgorithmsisusedindatafusionofthegyroscopedata，whichcompensatesthee

5、rroroftheoutputofgyroscopesdirectly，whilethezerobiasandscalefactorsarecompensatedseparatelyingenera1．Theresultsoftheexperimentsshowthatthemethodproposedcansignificantlyreducetheerrorofgyroscopecausedbytemperature，andthuscanimprovetheaccuracy．Keywords：MEMSgyr

6、oscope；arraytechnique；temperaturecompensation；datafusion；neuralnetwork和标度因数随温度的变化特性，从而得到实际的陀螺0引言输出。然而，在很多场合温度测量是难以实现的，而且由于微机械(MEMS)陀螺成本低、体积小、功耗这些方法的使用会增加系统的复杂程度，目前，阵列技低、抗冲击能力强，近年来得到了快速的发展，但术在传感器领域正受到广泛的重视。本文将阵列技因其精度易受温度等环境因素的影响，限制了它在很术应用到MEMS陀螺的温度补偿中，提出一种不需要

7、多领域的应用。因而，如何在充分发挥MEMS陀测量温度的补偿方法。通过对多个陀螺在相同温度下螺优势的前提下进行温度补偿一直是研究的重点。常的输出进行融合来消除温度的影响，并不再区分零偏用的MEMS陀螺温度误差补偿方法有回归分析法、和标度因数，而是直接通过遗传算法优化的BP神经曲线拟合法和智能算法，这些方法的共同之处在网络对陀螺输出进行校正，由于不需要温度测量装置，于：为消除温度对陀螺仪输出特性的影响，系统中必须可以降低系统复杂程度，扩大陀螺的应用场合，实验结相应地设置温度传感器，以测量当前温度的实际值，然果验证了

8、该方法的有效性。后根据陀螺仪输出以及事先标定或学习的陀螺零偏1MEMS陀螺仪温度实验收稿日期：2014—08—15修回日期：2014—08-30本文首先通过温度实验，研究MEMS陀螺仪零偏作者简介：沈强(1989一)，男，山东高密人，硕士生，研究方向为MEMS陀螺仪误差补偿技术。和标度因数的温度特性。第7期沈强等：基于阵列技术的MEMS陀螺温度补偿方法95由图3可知，两陀螺在温度变化时