位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
微隧穿式陀螺仪检测模态的线性二次高斯控制
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:2012.10.15
  • 页码:2214-2221
  • 分类:U666.163[交通运输工程—船舶及航道工程;交通运输工程—船舶与海洋工程]
  • 作者机构:[1]厦门大学机电工程系,福建厦门361005, [2]厦门大学航空系,福建厦门361005
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.51035002);青年科学基金资助项目(No.51105320);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(No.2010121039)
  • 相关项目:柔性电子跨尺度喷印制造中动力学行为与多场调控
中文摘要:

摘要:为了将微隧穿式陀螺仪(MTG)的隧尖与检测电极之间的隧道间隙及其变动量分别维持在1nm和0.1nm并降低系统噪声和扩大带宽,本文为其检测模态设计了线性二次高斯(LQG)闭环反馈系统。在利用微小量法对呈指数规律的隧道效应进行线性化的基础上,建立了MTG检测模态的线性化模型,并将哥氏加速度和电子隧道1/f噪声分别当作主要的过程噪声和输出噪声,设计了由最优状态估计器和线性二次(LQ)状态调节器组成的LQG控制器。搭建了仿真系统和实际的LQG控制电路并进行动态测试。仿真结果显示,LQG控制在将系统的信噪比提高24dB的同时,能够将两个隧道电极之间的间隙的变动量控制在10^-4 nm。实验曲线表明,隧道电流噪声的峰峰值为0.4nA,LQG反馈控制系统在动态加速度信号的激励下可维持恒定隧道间隙为1nm。

英文摘要:

Abstract: In order to maintain the tunneling gap and its fluctuation between a tunneling tip and a detecting electrode at the operation points of 1 nm and 0.1 nm respectively, a Linear Quadratic Gauss (LQG) closed-loop feedback control system was designed to reduce the system noise and to expand the bandwidth of the Micro Tunneling Gyroscope (MTG). Based on the linearization of the exponential tunneling effect using the minification method, the linearized model of the sensing mode of the MTG was deduced. By taking the Coriolis acceleration and electronic tunneling 1/f noise as the process noise and output noise of the sensing mode of the MTG, respectively, the LQG controller composed of a optimal state estimator and a Linear Quadratic (LQ)regulator was designed. The simulated system and the real LQG control circuit were established for the dynamic test. The simulation results show that the signal-to-noise ratio can be increased by 24 dB and the deviation of the tunneling gap between the two electrodes can be maintained at the value of 10 4 nm by the proposed LQG feedback controller. Furthermore, the testing curve indicates that the peak-to-peak amplitude of the tunneling current noise is 0.4 nA and the tunneling gap can be controlled to be 1 nm under the excitation of dynamic acceleration.

同期刊论文项目
期刊论文 74 会议论文 24 专利 35 著作 1
同项目期刊论文
期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699