慣性MEMS傾角測(cè)量誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)

　　摘要：利用ADI公司的MEMS陀螺儀ADXRS612和ADuC7026微控制器，對(duì)飛行器在垂直起降階段進(jìn)行姿態(tài)傾角測(cè)量。由于該陀螺儀隨著時(shí)間的積累，會(huì)產(chǎn)生較大漂移，采用ADI公司的MEMS加速度計(jì)ADIS16210對(duì)傾角進(jìn)行測(cè)量，并采用最小二乘擬合推算了陀螺儀漂移誤差模型，以補(bǔ)償陀螺儀漂移誤差，提高了飛行器垂直起降時(shí)的姿態(tài)控制精度。

　　引言

　　利用慣性元件可以對(duì)運(yùn)動(dòng)體的姿態(tài)進(jìn)行測(cè)量，慣性MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))元件是近年來(lái)新出現(xiàn)的慣性器件，其具有低成本、高可靠性、低功耗、尺寸小等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，只是目前精度還比較低，但這項(xiàng)技術(shù)的性能每年都有大幅度提高，應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛。

　　陀螺儀在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)體姿態(tài)角測(cè)量時(shí)，隨著測(cè)量時(shí)間的增加會(huì)產(chǎn)生漂移，使所測(cè)得的姿態(tài)角不準(zhǔn)確。在飛行器垂直起降階段，飛行器可以看作是定基座裝置，這樣便可以用加速度計(jì)對(duì)飛行器進(jìn)行等效傾角測(cè)量，并且因?yàn)榧铀俣扔?jì)漂移很小，其長(zhǎng)時(shí)間測(cè)得的傾角也較為準(zhǔn)確。因此，可以利用其對(duì)陀螺儀進(jìn)行傾角測(cè)量的修正補(bǔ)償。

　　控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及傾角測(cè)量原理

　　飛行器垂直起降階段控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，由內(nèi)外雙回路控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其中姿態(tài)角的檢測(cè)用于外角度環(huán)的控制。　　

 　　本次設(shè)計(jì)采用的MEMS慣性測(cè)量元件為ADI公司的陀螺儀ADXRS612，這是一款低成本角速率傳感器，帶有溫度補(bǔ)償輸出，測(cè)量范圍為±250°/s，輸出比例因素為7mV/°/s，帶寬為0.01Hz~2.5kHz可調(diào)，漂移約為6°/min，通過(guò)溫度補(bǔ)償算法可使漂移控制在200°/h，可用在慣性測(cè)量單元與平臺(tái)穩(wěn)定系統(tǒng)中。

　　利用ADXRS612進(jìn)行姿態(tài)測(cè)量，只需將其輸出對(duì)時(shí)間積分，即可得到被控對(duì)象在某一轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的傾斜角。